עקרון פעולת זרימה ומאפיינים מבניים של תגובה הידרוגנרטור

טורבינת תגובה היא סוג של מכונות הידראוליות הממירות אנרגיה הידראולית לאנרגיה מכנית על ידי שימוש בלחץ של זרימת המים.

(1) מבנה.המרכיבים המבניים העיקריים של טורבינת תגובה כוללים רץ, תא גזירה, מנגנון מנחה מים וצינור טיוטה.
1) רץ.ראנר הוא רכיב של טורבינה הידראולית הממיר אנרגיית זרימת מים לאנרגיה מכנית מסתובבת.על פי כיווני המרת אנרגיית מים שונים, גם מבני הרצים של טורבינות תגובה שונות שונים.רץ הטורבינה של פרנסיס מורכב מלהבים מעוותים לייעל, כתר גלגל וטבעת תחתונה;הרץ של טורבינת זרימה צירית מורכב מלהבים, גוף רץ, חרוט פריקה ורכיבים עיקריים אחרים: המבנה של רץ טורבינת זרימה משופעת מורכב.זווית מיקום הלהב יכולה להשתנות עם תנאי העבודה ולהתאים לפתח שבשבת ההדרכה.קו מרכז סיבוב הלהב יוצר זווית אלכסונית (45° ~ 60°) עם ציר הטורבינה.
2) תא מעקף ראש.תפקידו לגרום למים לזרום באופן שווה למנגנון מנחה המים, להפחית את אובדן האנרגיה ולשפר את היעילות של טורבינה הידראולית.מארז ספירלה ממתכת עם חתך עגול משמש לעתים קרובות עבור טורבינות הידראוליות גדולות ובינוניות עם ראש מים מעל 50 מ', ומכסה ספירלה מבטון עם חתך טרפז משמש לעתים קרובות עבור טורבינות עם ראש מים מתחת ל-50 מ'.
3) מנגנון מנחה מים.הוא מורכב בדרך כלל ממספר מסוים של שבשבת מדריך יעילה ומנגנוני הסיבוב שלהם מסודרים באופן אחיד על היקפים של הרץ.תפקידו להנחות את זרימת המים אל הרץ באופן שווה, ולשנות את זרימת המעבר של הטורבינה ההידראולית על ידי התאמת פתח שבשבת ההדרכה, כך שיעמוד בדרישות העומס של יחידת הגנרטור.זה גם ממלא את התפקיד של איטום מים כאשר הוא סגור לחלוטין.
4) צינור טיוטה.חלק מהאנרגיה שנותרה בזרימת המים במוצא הרץ לא נוצלה.תפקידו של צינור הטיוטה הוא לשחזר אנרגיה זו ולפרוק את המים במורד הזרם.ניתן לחלק את צינור הטיוטה לצורת חרוט ישר ולצורה מעוקלת.לראשון יש מקדם אנרגיה גדול והוא מתאים בדרך כלל לטורבינות אופקיות וצינוריות קטנות;למרות שהביצועים ההידראוליים של האחרון אינם טובים כמו של החרוט הישר, עומק החפירה קטן, והוא נמצא בשימוש נרחב בטורבינת תגובה גדולה ובינונית.

,

(2) סיווג.טורבינת התגובה מחולקת לטורבינת פרנסיס, טורבינה אלכסונית, טורבינה צירית וטורבינה צינורית לפי כיוון זרימת המים העוברים דרך פני הפיר של הרץ.
1) טורבינת פרנסיס.טורבינת פרנסיס (זרימה צירית רדיאלית או פרנסיס) היא מעין טורבינת תגובה שבה מים זורמים רדיאלית סביב הרץ וזורמים בציר.לסוג זה של טורבינה יש מגוון רחב של ראשים ישימים (30 ~ 700 מ'), מבנה פשוט, נפח קטן ועלות נמוכה.הטורבינה הגדולה ביותר של פרנסיס שהופעלה בסין היא הטורבינה של תחנת הכוח של Ertan, עם הספק נקוב של 582 מגוואט והספק מרבי של 621 מגה וואט.
2) טורבינת זרימה צירית.טורבינת זרימה צירית היא מעין טורבינת תגובה שבה מים זורמים אל הרץ והחוצה ממנו בצורה צירית.סוג זה של טורבינה מתחלק לסוג מדחף קבוע (סוג מדחף בורג) וסוג מדחף סיבובי (סוג קפלן).הלהבים של הראשונים קבועים והלהבים של האחרונים יכולים להסתובב.כושר הפריקה של טורבינת זרימה צירית גדולה מזו של טורבינת פרנסיס.מכיוון שמיקום הלהב של טורבינת הרוטור יכול להשתנות עם שינוי העומס, יש לה יעילות גבוהה בטווח גדול של שינוי עומס.התנגדות הקוויטציה והחוזק המכני של טורבינת זרימה צירית גרועים מאלה של טורבינת פרנסיס, והמבנה גם מורכב יותר.נכון לעכשיו, הראש הרלוונטי של סוג זה של טורבינה הגיע ליותר מ-80 מטר.
3) טורבינה צינורית.זרימת המים של טורבינה מסוג זה זורמת צירית מהזרימה הצירית אל הרץ, ואין סיבוב לפני ואחרי הרץ.טווח ראשי הניצול הוא 3 ~ 20. יש לו את היתרונות של גובה גוף גוף קטן, תנאי זרימת מים טובים, יעילות גבוהה, כמות הנדסה אזרחית נמוכה, עלות נמוכה, ללא צינור טיוטה מעוקל, וככל שראש המים נמוך יותר, היתרונות שלו ברורים יותר.
על פי מצב החיבור וההעברה של הגנרטור, טורבינה צינורית מחולקת לסוג צינורי מלא וסוג צינורי למחצה.סוג חצי צינור מחולק עוד יותר לסוג נורה, סוג פיר וסוג הארכת פיר, ביניהם סוג הארכת פיר מחולק לפיר משופע ופיר אופקי.כיום, הנפוצים ביותר הם סוג צינורי נורה, סוג הארכת פיר וסוג פיר, המשמשים בעיקר ליחידות קטנות.בשנים האחרונות, סוג פיר משמש גם עבור יחידות גדולות ובינוניות.
הגנרטור של היחידה הצינורית הרחבה צירית מותקן מחוץ לתעלת המים, והגנרטור מחובר לטורבינת המים עם פיר משופע ארוך או פיר אופקי.המבנה של סוג הארכת פיר זה פשוט יותר מזה של סוג הנורה.
4) טורבינת זרימה אלכסונית.המבנה והגודל של טורבינת זרימה אלכסונית (הידועה גם בשם אלכסונית) נמצאים בין פרנסיס לזרימה צירית.ההבדל העיקרי הוא שקו המרכז של הרץ נמצא בזווית מסוימת עם קו המרכז של הטורבינה.בשל המאפיינים המבניים, היחידה אינה מורשית לשקוע במהלך הפעולה, ולכן התקן ההגנה לאות תזוזה צירית מותקן במבנה השני כדי למנוע את ההתנגשות בין הלהב לתא הרץ.טווח ראש הניצול של טורבינת זרימה אלכסונית הוא 25 ~ 200 מ'.

נכון לעכשיו, הספק התפוקה המדורג יחידה אחת הגדולה ביותר של טורבינת טיפה משופעת בעולם הוא 215MW (ברית המועצות לשעבר), וראש הניצול הגבוה ביותר הוא 136m (יפן).