Հակահարվածային տուրբինային գեներատորի ջրի մուտքի հոսքի գործողության սկզբունքը և կառուցվածքային բնութագրերը

Հակահարվածային տուրբինը հիդրավլիկ մեխանիզմի տեսակ է, որն օգտագործում է ջրի հոսքի ճնշումը՝ ջրի էներգիան մեխանիկական էներգիայի փոխակերպելու համար։

(1) Կառուցվածք։ Հակահարձակման տուրբինի հիմնական կառուցվածքային բաղադրիչներն են՝ վազորդը, ջրի շեղման խցիկը, ջուրը ուղղորդող մեխանիզմը և մղիչ խողովակը։
1) Շարժիչային լիսեռ։ Շարժիչը ջրային տուրբինի մի մասն է, որը ջրի հոսքի էներգիան փոխակերպում է պտտվող մեխանիկական էներգիայի։ Կախված ջրի էներգիայի փոխակերպման ուղղությունից, տարբեր հակահարձակման տուրբինների շարժիչների կառուցվածքները նույնպես տարբեր են։ Ֆրենսիս տուրբինի շարժիչը կազմված է հոսանքավոր ոլորված շեղբերից, պսակից և ստորին օղակից և այլ հիմնական ուղղահայաց բաղադրիչներից։ Առանցքային հոսքի տուրբինի շարժիչը կազմված է շեղբերից, շարժիչի մարմնից և ջրահեռացման կոնից և այլ հիմնական բաղադրիչներից։ Անկյունագծային հոսքի տուրբինի շարժիչի կառուցվածքն ավելի բարդ է։ Շեղբերի տեղադրման անկյունը կարող է փոխվել աշխատանքային պայմաններից կախված և համապատասխանեցվել ուղղորդող թևի բացվածքին։ Շեղբերի պտտման կենտրոնական գիծը թեք անկյան տակ է (45°-60°) տուրբինի առանցքի նկատմամբ։
2) Ջրի շեղման խցիկ։ Դրա գործառույթն է ապահովել ջրի հավասարաչափ հոսքը դեպի ջուրը ուղղորդող մեխանիզմ, նվազեցնել էներգիայի կորուստը և բարելավել տուրբինի արդյունավետությունը։ Մեծ և միջին չափի տուրբինները հաճախ օգտագործում են շրջանաձև լայնական հատույթով մետաղական ոլորաններ՝ 50 մ-ից բարձր գլխիկներով, իսկ 50 մ-ից ցածր գլխիկների համար՝ սեղանաձև լայնական հատույթով բետոնե ոլորաններ։
3) Ջրի ուղղորդող մեխանիզմ։ Այն սովորաբար բաղկացած է որոշակի թվով ուղղորդող թևիկներից և դրանց պտտվող մեխանիզմներից, որոնք հավասարաչափ դասավորված են վազորդի եզրագծին։ Դրա գործառույթն է ջրի հոսքը հավասարաչափ ուղղորդել վազորդի մեջ և ուղղորդող թևի բացվածքը կարգավորելով՝ փոխել տուրբինի հոսքի արագությունը՝ գեներատորի բեռնվածքի պահանջները բավարարելու համար, ինչպես նաև կատարում է ջուրը կնքելու դեր, երբ այն լիովին փակ է։
4) Ներմուծման խողովակ։ Շղթայի ելքի մոտ ջրի հոսքը դեռևս ունի ավելցուկային էներգիայի մի մասը, որը չի օգտագործվել։ Ներմուծման խողովակի դերն է վերականգնել էներգիայի այս մասը և ջուրը հոսանքն ի վար դուրս մղել։ Ներմուծման խողովակը բաժանվում է երկու տեսակի՝ ուղիղ կոնաձև և կորաձև։ Առաջինն ունի մեծ էներգիայի գործակից և ընդհանուր առմամբ հարմար է փոքր հորիզոնական և խողովակաձև տուրբինների համար. երկրորդն ունի ավելի ցածր հիդրավլիկ կատարողականություն, քան ուղիղ կոնաձև տուրբինները, բայց ունի ավելի փոքր փորման խորություն և լայնորեն օգտագործվում է մեծ և միջին չափի հակահարձակման տուրբիններում։

(2) Դասակարգում։ Ըստ վազորդով ջրի հոսքի առանցքային ուղղության, հարվածային տուրբինը բաժանվում է Ֆրենսիսի տուրբինի, անկյունագծային հոսքի տուրբինի, առանցքային հոսքի տուրբինի և խողովակաձև տուրբինի։
1) Ֆրենսիսի տուրբին։ Ֆրենսիսի (ճառագայթային առանցքային հոսքի կամ Ֆրենսիս) տուրբինը հակահարձակման տուրբին է, որտեղ ջուրը հոսում է ճառագայթաձև՝ վազքի շրջագծից դեպի առանցքային ուղղությունը։ Այս տեսակի տուրբինն ունի կիրառելի ճնշման լայն դիապազոն (30-700 մ), պարզ կառուցվածք, փոքր ծավալ և ցածր գին։ Չինաստանում շահագործման հանձնված ամենամեծ Ֆրենսիսի տուրբինը Էրթանի հիդրոէլեկտրակայանն է՝ 582 ՄՎտ անվանական ելքային հզորությամբ և 621 ՄՎտ առավելագույն ելքային հզորությամբ։
2) Առանցքային հոսքի տուրբին։ Առանցքային հոսքի տուրբինը հակահարձակման տուրբին է, որտեղ ջուրը հոսում է առանցքային ուղղությունից և դուրս է հոսում վազքուղուց առանցքային ուղղությամբ։ Այս տեսակի տուրբինը բաժանվում է երկու տեսակի՝ ֆիքսված շեղբերով (պտուտակային տեսակ) և պտտվող տիպի (Կապլանի տեսակ)։ Առաջինի շեղբերը ֆիքսված են, իսկ երկրորդի շեղբերը կարող են պտտվել։ Առանցքային հոսքի տուրբինի ջրի անցման հզորությունն ավելի մեծ է, քան Ֆրենսիս տուրբինինը։ Քանի որ թիակավոր տուրբինի շեղբերը կարող են փոխել դիրքը բեռի փոփոխության հետ, դրանք ունեն ավելի բարձր արդյունավետություն բեռի փոփոխությունների լայն տիրույթում։ Առանցքային հոսքի տուրբինի հակակավիտացիոն կատարողականությունը և մեխանիկական ամրությունը ավելի վատ են, քան Ֆրենսիս տուրբինինը, և կառուցվածքը նաև ավելի բարդ է։ Ներկայումս այս տեսակի տուրբինի կիրառելի գլխիկը հասել է 80 մ կամ ավելիի։
3) Խողովակային տուրբին։ Այս տեսակի ջրային տուրբինի ջրի հոսքը հոսում է առանցքային ուղղությամբ վազող շարժիչից դուրս, և վազող շարժիչից առաջ և հետո պտույտ չկա։ Օգտագործման ճնշման միջակայքը 3-20 է։ Ֆյուզելաժն ունի փոքր բարձրության, ջրի հոսքի լավ պայմանների, բարձր արդյունավետության, քաղաքացիական շինարարության պակասի, ցածր գնի, պարույրների և կոր խողովակների անհրաժեշտության բացակայության առավելություններ, և որքան ցածր է ճնշումը, այնքան ավելի ակնհայտ են առավելությունները։
Գեներատորի միացման և փոխանցման ռեժիմի համաձայն՝ խողովակային տուրբինները բաժանվում են երկու տեսակի՝ լրիվ հոսքով և կիսահոսքով։ Կիսահոսքային տուրբինները բաժանվում են նաև լամպային տիպի, լիսեռային տիպի և լիսեռի երկարացման տիպի։ Դրանց մեջ լիսեռի երկարացման տեսակը նույնպես բաժանվում է երկու տեսակի։ Կան թեք առանցք և հորիզոնական առանցք։ Ներկայումս ամենատարածված լամպային խողովակային տեսակը, լիսեռի երկարացման տեսակը և ուղղահայաց լիսեռի տեսակը հիմնականում օգտագործվում են փոքր ագրեգատներում։ Վերջին տարիներին լիսեռի տեսակը նույնպես օգտագործվել է մեծ և միջին չափի ագրեգատներում։
Լիսեռի երկարացման խողովակային միավորի գեներատորը տեղադրված է ջրային ուղուց դուրս, և գեներատորը միացված է տուրբինին ավելի երկար թեք լիսեռով կամ հորիզոնական լիսեռով: Այս լիսեռի երկարացման տեսակի կառուցվածքն ավելի պարզ է, քան լամպային տեսակը:
4) Անկյունագծային հոսքի տուրբին։ Անկյունագծային հոսքի (նաև կոչվում է անկյունագծային) տուրբինի կառուցվածքն ու չափերը խառը հոսքի և առանցքային հոսքի միջև են։ Հիմնական տարբերությունն այն է, որ վազող թևերի կենտրոնական գիծը որոշակի անկյան տակ է տուրբինի կենտրոնական գծի նկատմամբ։ Կառուցվածքային առանձնահատկությունների պատճառով, բլոկը չի թույլատրվում խորտակվել աշխատանքի ընթացքում, ուստի երկրորդ կառուցվածքում տեղադրված է առանցքային տեղաշարժի ազդանշանային պաշտպանության սարք՝ թևերի և վազող խցիկի բախումից խուսափելու համար։ Անկյունագծային հոսքի տուրբինի օգտագործման գլխիկի միջակայքը 25~200 մ է։