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、管状水車に分類できます。フランシス水車では、水は半径方向にガイド機構に入り、軸方向にランナーから流れ出ます。軸流水車では、水は半径方向にガイドベーンに入り、軸方向にランナーに出入りします。斜流水車では、水は半径方向にガイドベーンに入り、主軸に対して一定の角度で傾斜した方向にランナーに入るか、または主軸に対して傾斜した方向にガイドベーンとランナーに入ります。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ーに入ります。軸流水車、管状水車、斜流水車は、構造によって固定プロペラ型と回転プロペラ型に分類することもできます。固定パドルランナー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を中心に回転し、水頭と負荷の変化に対応できます。

様々なタイプの反動水車には取水装置が備えられています。大型および中型の立軸反動水車の取水装置は、一般的に渦巻きケーシング、固定案内羽根、可動案内羽根で構成されています。渦巻きケーシングの機能は、ランナーの周囲に水流を均等に分配することです。水頭が40m未満の場合、水車のらせんケーシングは通常、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らせんケーシングがよく使用されます。

反動水車では、水流がランナーチャネル全体を満たし、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、同じ落差であれば、ランナーの直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高くなりますが、負荷が変化すると、水車の効率はさまざまな程度で影響を受けます。

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、これはランナー出口で水流の運動エネルギーを回収し、下流に水を排出するために使用されます。ランナーの設置位置が下流の水位よりも高い場合、この位置エネルギーは回収のための圧力エネルギーに変換されます。低落差で流量が大きい水車の場合、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。