反動タービンの構造と性能

反動水車は、フランシス水車、軸流水車、斜流水車、管状水車に分けられます。フランシス水車では、水は放射状に水案内機構に流入し、軸方向にランナから流出します。軸流水車では、水は放射状にガイドベーンに流入し、軸方向にランナに出入りします。斜流水車では、水は放射状にガイドベーンに流入し、主軸の一定角度に傾斜した方向にランナに流入するか、主軸に傾斜した方向にガイドベーンとランナに流入します。管状水車では、水は軸方向に沿ってガイドベーンとランナに流入します。軸流水車、管状水車、斜流水車は、構造により、固定プロペラ型と回転プロペラ型に分けられます。固定パドルランナのブレードは固定されています。プロペラ型のローターブレードは、運転中にブレードシャフトの周りを回転し、水頭と負荷の変化に適応できます。

各種反動水車には、それぞれに給水装置が備えられています。大型・中型立軸反動水車の給水装置は、一般的に渦形羽根、固定案内羽根、可動案内羽根で構成されています。渦形羽根の機能は、水車ランナ周辺の水流を均一に分配することです。水頭が40m以下の場合、水車スパイラルケースは通常、現場で鉄筋コンクリートで鋳造されます。水頭が40mを超える場合は、突合せ溶接または一体鋳造の金属製スパイラルケースが使用されることが多いです。

反動水車の場合、水流はランナー流路全体を満たし、すべてのブレードが同時に水流の影響を受けます。そのため、同じ落差では、ランナー径は衝動水車よりも小さくなります。効率も衝動水車よりも高くなりますが、負荷が変化すると、水車効率は程度の差はありますが影響を受けます。

すべての反動水車にはドラフトチューブが装備されており、ランナー出口で水流の運動エネルギーを回収するために使用されます。ランナーは下流に排出されます。ランナーの設置位置が下流水位よりも高い場合、この位置エネルギーは圧力エネルギーに変換され、回収されます。低落差・大流量の水車の場合、ランナー出口の運動エネルギーは比較的大きく、ドラフトチューブの回収性能は水車の効率に大きな影響を与えます。