Gagnsóknartúrbína er eins konar vökvakerfi sem notar þrýsting vatnsflæðisins til að breyta vatnsorku í vélræna orku.
(1) Uppbygging. Helstu byggingarþættir gagnárásartúrbínunnar eru rennsli, vatnsleiðsluklófi, vatnsleiðslan og sogrörið.
1) Rennari. Rennari er hluti af vatnstúrbínu sem breytir orku vatnsflæðisins í snúningsvélræna orku. Uppbygging rennari í mismunandi gagnárásartúrbínum er einnig mismunandi eftir stefnu umbreytingar vatnsorkunnar. Rennari Francis-túrbínu er samsettur úr straumlínulagaðri, snúnum blöðum, krónu og neðri hring og öðrum lóðréttum meginhlutum; rennari ásrennari túrbínu er samsettur úr blöðum, hlaupahluta og frárennsliskeglu og öðrum meginhlutum: uppbygging skástra rennari túrbínu er flóknari. Hægt er að breyta staðsetningarhorni blaðsins með vinnuskilyrðum og passa við opnun leiðarblöðkunnar. Miðlína snúnings blaðsins er í skáhalli (45°-60°) við ás túrbínunnar.
2) Vatnsleiðarklefi. Hlutverk þess er að láta vatnið renna jafnt inn í vatnsleiðarann, draga úr orkutapi og bæta skilvirkni túrbínunnar. Stórar og meðalstórar túrbínur nota oft málmþyrpingar með hringlaga þversniði og fallhæð yfir 50 m, og trapisulaga steypuþyrpingar fyrir þær sem eru undir 50 m.
3) Vatnsleiðarkerfi. Það er almennt samsett úr ákveðnum fjölda straumlínulagaða leiðarblöðka og snúningskerfi þeirra sem eru jafnt raðað á jaðar rennunnar. Hlutverk þess er að beina vatnsflæðinu jafnt inn í rennuna og með því að stilla opnun leiðarblöðkunnar að breyta rennslishraða túrbínunnar til að mæta álagskröfum rafstöðvarinnar og gegnir einnig hlutverki við að þétta vatn þegar það er alveg lokað.
4) Dráttarrör. Vatnsflæðið við úttak rennslisrörsins hefur enn hluta af umframorkunni sem hefur ekki verið nýtt. Hlutverk dráttarrörsins er að endurheimta þennan hluta orkunnar og losa vatnið niður á við. Dráttarrörið skiptist í tvo gerðir, bein keilulaga og sveigða. Sú fyrri hefur stóran orkustuðul og hentar almennt fyrir litlar láréttar og rörlaga túrbínur; sú síðarnefnda hefur lægri vökvaafköst en beinar keilur, en hefur minni grafdýpt og er mikið notuð í stórum og meðalstórum gagnárásartúrbínum.
(2) Flokkun. Samkvæmt ásstefnu vatnsrennslis í gegnum rennslið er árekstrartúrbína skipt í Francis-túrbínu, skástraumstúrbínu, ásstraumstúrbínu og rörlaga túrbínu.
1) Francis-túrbína. Francis-túrbína (radial axial flow eða Francis) er gagnárásartúrbína þar sem vatn rennur radíal frá ummáli rennunnar í ásátt. Þessi tegund túrbína hefur breitt úrval af notkunarþrýstingi (30-700 m), einfalda uppbyggingu, lítið rúmmál og lágan kostnað. Stærsta Francis-túrbína sem hefur verið tekin í notkun í Kína er Ertan vatnsaflsvirkjunin, með 582 MW afköst og hámarksafköst upp á 621 MW.
2) Ásflæðisturbína. Ásflæðisturbínan er gagnárásarturbína þar sem vatn rennur inn úr ásátt og út úr rennslinu í ásátt. Þessi tegund túrbína skiptist í tvo flokka: fastblaðagerð (skrúfugerð) og snúningsgerð (Kaplan-gerð). Blöð þeirrar fyrri eru föst en blöð þeirrar síðari geta snúist. Vatnsflæðisgeta ásflæðisturbínunnar er meiri en Francis-túrbínunnar. Þar sem blöð spaðatúrbínunnar geta breytt um stöðu með breytingum á álagi eru þau skilvirkari við fjölbreyttar álagsbreytingar. Afköst gegn holrými og vélrænn styrkur ásflæðisturbínunnar eru verri en Francis-túrbínunnar og uppbyggingin er einnig flóknari. Eins og er hefur viðeigandi hæðarhæð þessarar tegundar túrbína náð 80 m eða meira.
3) Pípulaga túrbína. Vatnsrennslið í þessari gerð vatnstúrbínu rennur áslægt út úr rennslisrörinu og það er enginn snúningur fyrir og eftir rennslisrörinu. Nýtingarþrýstingsbilið er 3-20. Skrokkurinn hefur þá kosti að vera lítill á hæð, góð vatnsflæði, mikil afköst, minni byggingarverkfræði, lágur kostnaður, engin þörf á snúningsásum og bogadregnum sogrörum, og því lægri sem þrýstingurinn er, því augljósari eru kostirnir.
Pípulaga túrbínur eru skipt í tvær gerðir: fullflæði og hálfflæði eftir tengingu rafstöðvar og flutningsaðferð. Hálfflæðistúrbínur eru enn fremur skipt í perugerð, ásgerð og áslengingargerð. Meðal þeirra er áslengingargerð einnig skipt í tvær gerðir. Það eru skáásar og láréttir ásar. Eins og er eru mest notaðar perulaga rörlaga gerðir, áslengingargerð og lóðrétt ásgerð, aðallega notaðar í litlum einingum. Á undanförnum árum hefur ásgerð einnig verið notuð í stórum og meðalstórum einingum.
Rafallinn í rörlaga einingu ásframlengingar er settur upp utan vatnaleiðarinnar og rafallinn er tengdur við túrbínuna með lengri hallandi ás eða láréttum ás. Þessi gerð ásframlengingar er einfaldari en perugerðin.
4) Skáflæðistúrbína. Uppbygging og stærð skáflæðistúrbínu (einnig kölluð skáflæðistúrbína) er á milli blandaðs flæðis og ásflæðis. Helsti munurinn er sá að miðlína rennslisblaðanna er í ákveðnu horni miðað við miðlínu túrbínunnar. Vegna byggingareiginleika má einingin ekki sökkva við notkun, þannig að ásflæðismerkjavörn er sett upp í annarri uppbyggingunni til að koma í veg fyrir slys þar sem blöðin og rennslishólfið rekast á. Notkunarhámark skáflæðistúrbínu er 25~200m.
Birtingartími: 19. október 2021
