Ռեակցիոն հիդրոգենատորի հոսքային գործողության սկզբունքը և կառուցվածքային բնութագրերը

Ռեակցիոն տուրբինը հիդրավլիկ մեխանիզմի տեսակ է, որը ջրի հոսքի ճնշման միջոցով հիդրավլիկ էներգիան փոխակերպում է մեխանիկական էներգիայի։

(1) Կառուցվածք։ Ռեակցիոն տուրբինի հիմնական կառուցվածքային բաղադրիչներն են՝ վազորդը, ջրատար խցիկը, ջրի ուղղորդման մեխանիզմը և մղիչ խողովակը։
1) Շարժիչային հոսք։ Շարժիչը հիդրավլիկ տուրբինի բաղադրիչ է, որը ջրի հոսքի էներգիան փոխակերպում է պտտվող մեխանիկական էներգիայի։ Ջրի էներգիայի փոխակերպման տարբեր ուղղությունների համաձայն, տարբեր ռեակցիոն տուրբինների շարժիչների կառուցվածքները նույնպես տարբեր են։ Ֆրենսիս տուրբինի շարժիչը կազմված է հոսանքային ոլորված շեղբերից, անիվի պսակից և ստորին օղակից։ Առանցքային հոսքի տուրբինի շարժիչը կազմված է շեղբերից, շարժիչի մարմնից, արտանետման կոնից և այլ հիմնական բաղադրիչներից։ Թեք հոսքի տուրբինի շարժիչի կառուցվածքը բարդ է։ Շեղբերի տեղադրման անկյունը կարող է փոխվել աշխատանքային պայմաններից կախված և համապատասխանել ուղղորդող թևի բացվածքին։ Շեղբերի պտտման կենտրոնական գիծը կազմում է թեք անկյուն (45° ~ 60°) տուրբինի առանցքի հետ։
2) Ջրատար խցիկ։ Դրա գործառույթն է ապահովել ջրի հավասարաչափ հոսքը դեպի ջրաուղղորդող մեխանիզմ, նվազեցնել էներգիայի կորուստը և բարելավել հիդրավլիկ տուրբինի արդյունավետությունը։ Մետաղական պարուրաձև կաղապարը շրջանաձև հատվածքով հաճախ օգտագործվում է մեծ և միջին չափի հիդրավլիկ տուրբինների համար, որոնց ջրի ճնշումը գերազանցում է 50 մ-ը, իսկ բետոնե պարուրաձև կաղապարը սեղանաձև հատվածքով հաճախ օգտագործվում է 50 մ-ից ցածր ջրի ճնշում ունեցող տուրբինների համար։
3) Ջրի ուղղորդող մեխանիզմ։ Այն սովորաբար բաղկացած է որոշակի թվով ուղղորդող թևիկներից և դրանց պտտվող մեխանիզմներից, որոնք միատարր կերպով դասավորված են վազորդի եզրագծին։ Դրա գործառույթն է հավասարաչափ ուղղորդել ջրի հոսքը դեպի վազորդը և փոխել հիդրավլիկ տուրբինի անցնող հոսքը՝ կարգավորելով ուղղորդող թևի բացվածքը՝ գեներատորի բլոկի բեռի պահանջները բավարարելու համար։ Այն նաև կատարում է ջրամեկուսացման դեր, երբ այն լիովին փակ է։
4) Ներքաշման խողովակ։ Ջրի հոսքի մնացած էներգիայի մի մասը չի օգտագործվել հոսքագծի ելքի մոտ։ Ներքաշման խողովակի գործառույթն այս էներգիան վերականգնելն ու ջուրը հոսանքն ի վար թափելն է։ Ներքաշման խողովակը կարելի է բաժանել ուղիղ կոնաձևի և կորաձևի։ Առաջինն ունի մեծ էներգիայի գործակից և ընդհանուր առմամբ հարմար է փոքր հորիզոնական և խողովակաձև տուրբինների համար։ Չնայած վերջինիս հիդրավլիկ կատարողականությունը այնքան լավը չէ, որքան ուղիղ կոնաձևինը, փորման խորությունը փոքր է, և այն լայնորեն օգտագործվում է մեծ և միջին չափի ռեակցիոն տուրբիններում։

,

(2) Դասակարգում։ Ռեակցիոն տուրբինը բաժանվում է Ֆրենսիսի տուրբինի, անկյունագծային տուրբինի, առանցքային տուրբինի և խողովակաձև տուրբինի՝ կախված լիսեռի մակերևույթով անցնող ջրի հոսքի ուղղությունից։
1) Ֆրենսիս տուրբին։ Ֆրենսիսի (ճառագայթային առանցքային հոսքի կամ Ֆրենսիս) տուրբինը ռեակցիոն տուրբինի տեսակ է, որտեղ ջուրը հոսում է ճառագայթաձև հոսքագծի շուրջ և առանցքային ուղղությամբ։ Այս տեսակի տուրբինն ունի լայն կիրառելի ճնշման դիապազոն (30 ~ 700 մ), պարզ կառուցվածք, փոքր ծավալ և ցածր գին։ Չինաստանում շահագործման հանձնված ամենամեծ Ֆրենսիս տուրբինը Էրթանի հիդրոէլեկտրակայանի տուրբինն է՝ 582 մՎտ անվանական ելքային հզորությամբ և 621 ՄՎտ առավելագույն ելքային հզորությամբ։
2) Առանցքային հոսքի տուրբին։ Առանցքային հոսքի տուրբինը ռեակցիոն տուրբինի տեսակ է, որտեղ ջուրը հոսում է հոսքագծի մեջ և դուրս՝ առանցքային ուղղությամբ։ Այս տեսակի տուրբինը բաժանվում է ֆիքսված պտուտակային տիպի (պտուտակային պտուտակային տիպի) և պտտվող պտուտակային տիպի (Կապլանի տիպի)։ Առաջինի շեղբերը ֆիքսված են, իսկ երկրորդի շեղբերը կարող են պտտվել։ Առանցքային հոսքի տուրբինի արտանետման հզորությունն ավելի մեծ է, քան Ֆրենսիս տուրբինինը։ Քանի որ պտտվող տուրբինի շեղբերի դիրքը կարող է փոխվել բեռի փոփոխության հետ, այն ունի բարձր արդյունավետություն բեռի փոփոխության լայն տիրույթում։ Առանցքային հոսքի տուրբինի կավիտացիայի դիմադրությունը և մեխանիկական ամրությունը ավելի վատ են, քան Ֆրենսիս տուրբինինը, և կառուցվածքը նաև ավելի բարդ է։ Ներկայումս այս տեսակի տուրբինի կիրառելի գլխիկը հասել է ավելի քան 80 մ-ի։
3) Խողովակային տուրբին։ Այս տեսակի տուրբինի ջրի հոսքը հոսում է առանցքային հոսքից դեպի վազորդը, և վազորդից առաջ և հետո պտույտ չկա։ Օգտագործման ճնշման միջակայքը 3-20 է։ Այն ունի փոքր ֆյուզելյաժի բարձրություն, լավ ջրի հոսքի պայմաններ, բարձր արդյունավետություն, ցածր շինարարական քանակ, ցածր արժեք, պարույրային և կոր ներքաշման խողովակի բացակայություն, և որքան ցածր է ջրի ճնշումը, այնքան ավելի ակնհայտ են դրա առավելությունները։
Գեներատորի միացման և փոխանցման ռեժիմի համաձայն, խողովակային տուրբինը բաժանվում է լրիվ խողովակային և կիսախողովակային տիպի։ Կիսախողովակային տեսակը բաժանվում է լամպային տիպի, լիսեռային տիպի և լիսեռի երկարացման տիպի, որոնց մեջ լիսեռի երկարացման տեսակը բաժանվում է թեք լիսեռի և հորիզոնական լիսեռի։ Ներկայումս ամենատարածվածն են լամպային խողովակային տեսակը, լիսեռի երկարացման տեսակը և լիսեռի տեսակը, որոնք հիմնականում օգտագործվում են փոքր ագրեգատների համար։ Վերջին տարիներին լիսեռային տեսակը օգտագործվում է նաև մեծ և միջին չափի ագրեգատների համար։
Առանցքային երկարացման խողովակային միավորի գեներատորը տեղադրված է ջրատարից դուրս, և գեներատորը միացված է ջրային տուրբինին երկար թեք լիսեռով կամ հորիզոնական լիսեռով: Այս լիսեռի երկարացման տեսակի կառուցվածքն ավելի պարզ է, քան լամպային տիպինը:
4) Անկյունագծային հոսքի տուրբին։ Անկյունագծային հոսքի (հայտնի է նաև որպես անկյունագծային) տուրբինի կառուցվածքը և չափերը գտնվում են Ֆրենսիսի և առանցքային հոսքի միջև։ Հիմնական տարբերությունն այն է, որ վազող թևի կենտրոնական գիծը որոշակի անկյան տակ է տուրբինի կենտրոնական գծի հետ։ Կառուցվածքային առանձնահատկությունների շնորհիվ, բլոկը չի թույլատրվում խորտակվել աշխատանքի ընթացքում, ուստի առանցքային տեղաշարժի ազդանշանային պաշտպանության սարքը տեղադրված է երկրորդ կառուցվածքում՝ թևի և վազող խցիկի միջև բախումը կանխելու համար։ Անկյունագծային հոսքի տուրբինի օգտագործման գլխիկի միջակայքը 25 ~ 200 մ է։

Ներկայումս աշխարհում թեքված անկման տուրբինի ամենամեծ մեկ միավորի նոմինալ ելքային հզորությունը 215 ՄՎտ է (նախկին Խորհրդային Միություն), իսկ առավելագույն օգտագործման ճնշումը՝ 136 մ (Ճապոնիա):