Turbin reaksi merupakan salah satu jenis mesin hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi energi mekanik dengan memanfaatkan tekanan aliran air.
(1) Struktur. Komponen struktural utama turbin reaksi meliputi runner, ruang headrace, mekanisme pemandu air dan draft tube.
1) Runner. Runner merupakan komponen turbin hidrolik yang mengubah energi aliran air menjadi energi mekanik berputar. Menurut arah konversi energi air yang berbeda, struktur runner dari berbagai turbin reaksi juga berbeda. Runner turbin Francis terdiri dari bilah yang dipilin secara streamline, mahkota roda, dan cincin bawah; Runner turbin aliran aksial terdiri dari bilah, badan runner, kerucut pembuangan, dan komponen utama lainnya: struktur runner turbin aliran miring bersifat kompleks. Sudut penempatan bilah dapat berubah dengan kondisi kerja dan sesuai dengan bukaan baling-baling pemandu. Garis tengah putaran bilah membentuk sudut miring (45 ° ~ 60 °) dengan sumbu turbin.
2) Ruang headrace. Fungsinya adalah membuat aliran air merata ke mekanisme pemandu air, mengurangi kehilangan energi, dan meningkatkan efisiensi turbin hidrolik. Kotak spiral logam dengan bagian melingkar sering digunakan untuk turbin hidrolik berukuran besar dan sedang dengan muka air di atas 50m, dan kotak spiral beton dengan bagian trapesium sering digunakan untuk turbin dengan muka air di bawah 50m.
3) Mekanisme pemandu air. Mekanisme ini umumnya terdiri dari sejumlah bilah pemandu yang ramping dan mekanisme putarnya yang disusun secara seragam di sekeliling runner. Fungsinya adalah untuk mengarahkan aliran air ke runner secara merata, dan mengubah aliran turbin hidrolik dengan menyesuaikan bukaan bilah pemandu, sehingga dapat memenuhi persyaratan beban unit generator. Mekanisme ini juga berperan sebagai penyegel air saat tertutup sepenuhnya.
4) Draft tube. Sebagian energi yang tersisa dalam aliran air di outlet runner belum dimanfaatkan. Fungsi draft tube adalah untuk memulihkan energi ini dan membuang air ke hilir. Draft tube dapat dibagi menjadi bentuk kerucut lurus dan bentuk lengkung. Yang pertama memiliki koefisien energi yang besar dan umumnya cocok untuk turbin horizontal dan tubular kecil; Meskipun kinerja hidraulik yang terakhir tidak sebaik kerucut lurus, kedalaman penggaliannya kecil, dan banyak digunakan dalam turbin reaksi berukuran besar dan sedang.
,
(2) Klasifikasi. Turbin reaksi dibagi menjadi turbin Francis, turbin diagonal, turbin aksial dan turbin tubular sesuai dengan arah aliran air yang melewati permukaan poros runner.
1) Turbin Francis. Turbin Francis (aliran aksial radial atau Francis) adalah jenis turbin reaksi di mana air mengalir secara radial di sekitar runner dan mengalir secara aksial. Jenis turbin ini memiliki rentang head yang dapat diaplikasikan yang luas (30 ~ 700m), struktur sederhana, volume kecil, dan biaya rendah. Turbin Francis terbesar yang telah dioperasikan di Tiongkok adalah turbin Pembangkit Listrik Tenaga Air Ertan, dengan daya keluaran terukur 582mw dan daya keluaran maksimum 621MW.
2) Turbin aliran aksial. Turbin aliran aksial adalah jenis turbin reaksi di mana air mengalir masuk dan keluar dari runner secara aksial. Jenis turbin ini dibagi menjadi tipe propeller tetap (tipe propeller ulir) dan tipe propeller putar (tipe Kaplan). Bilah-bilah yang pertama bersifat tetap dan bilah-bilah yang terakhir dapat berputar. Kapasitas pembuangan turbin aliran aksial lebih besar daripada turbin Francis. Karena posisi bilah turbin rotor dapat berubah dengan perubahan beban, ia memiliki efisiensi tinggi dalam rentang perubahan beban yang besar. Ketahanan kavitasi dan kekuatan mekanis turbin aliran aksial lebih buruk daripada turbin Francis, dan strukturnya juga lebih kompleks. Saat ini, head yang berlaku untuk turbin jenis ini telah mencapai lebih dari 80m.
3) Turbin tubular. Aliran air dari turbin jenis ini mengalir secara aksial dari aliran aksial ke runner, dan tidak ada putaran sebelum dan sesudah runner. Kisaran head pemanfaatannya adalah 3 ~ 20.. Ia memiliki keunggulan tinggi badan pesawat yang kecil, kondisi aliran air yang baik, efisiensi tinggi, kuantitas teknik sipil rendah, biaya rendah, tidak ada volute dan draft tube melengkung, dan semakin rendah head air, semakin jelas keunggulannya.
Berdasarkan mode penyambungan dan transmisi generator, turbin tubular dibagi menjadi tipe tubular penuh dan tipe semi tubular. Tipe semi tubular dibagi lagi menjadi tipe bulb, tipe poros, dan tipe ekstensi poros. Tipe ekstensi poros dibagi lagi menjadi poros miring dan poros horizontal. Saat ini, yang paling banyak digunakan adalah tipe bulb tubular, tipe ekstensi poros, dan tipe poros, yang sebagian besar digunakan untuk unit kecil. Dalam beberapa tahun terakhir, tipe poros juga digunakan untuk unit berukuran besar dan sedang.
Generator unit tubular ekstensi aksial dipasang di luar saluran air, dan generator dihubungkan dengan turbin air dengan poros miring panjang atau poros horizontal. Struktur tipe ekstensi poros ini lebih sederhana daripada tipe bohlam.
4) Turbin aliran diagonal. Struktur dan ukuran turbin aliran diagonal (juga dikenal sebagai turbin diagonal) berada di antara turbin aliran Francis dan turbin aliran aksial. Perbedaan utamanya adalah bahwa garis tengah bilah runner berada pada sudut tertentu dengan garis tengah turbin. Karena karakteristik strukturalnya, unit tidak boleh tenggelam selama pengoperasian, sehingga perangkat perlindungan sinyal perpindahan aksial dipasang di struktur kedua untuk mencegah tabrakan antara bilah dan ruang runner. Kisaran head pemanfaatan turbin aliran diagonal adalah 25 ~ 200m.
Saat ini, daya keluaran terukur unit tunggal terbesar dari turbin tetes miring di dunia adalah 215MW (bekas Uni Soviet), dan head utilisasi tertinggi adalah 136m (Jepang).
Waktu posting: 01-Sep-2021
