კონტრშეტევის ტურბინის გენერატორის წყლის შესასვლელი ნაკადის მოქმედების პრინციპი და სტრუქტურული მახასიათებლები

კონტრშეტევის ტურბინა არის ჰიდრავლიკური მექანიზმის სახეობა, რომელიც იყენებს წყლის ნაკადის წნევას წყლის ენერგიის მექანიკურ ენერგიად გარდასაქმნელად.

(1) სტრუქტურა. კონტრშეტევის ტურბინის ძირითადი სტრუქტურული კომპონენტებია ძრავის გამტარი ძრავა, წყლის გადამტანი კამერა, წყლის გამტარებელი მექანიზმი და გამწოვი მილი.
1) ზვინი. ზვინი წყლის ტურბინის ნაწილია, რომელიც წყლის ნაკადის ენერგიას მბრუნავ მექანიკურ ენერგიად გარდაქმნის. წყლის ენერგიის გარდაქმნის მიმართულებიდან გამომდინარე, სხვადასხვა კონტრშეტევის ტურბინის ზვინის სტრუქტურებიც განსხვავებულია. ფრენსისის ტურბინის ზვინი შედგება გამარტივებული, დაგრეხილი პირებისგან, გვირგვინისა და ქვედა რგოლისა და სხვა ძირითადი ვერტიკალური კომპონენტებისგან; ღერძული ნაკადის ტურბინის ზვინი შედგება პირებისგან, ზვინის კორპუსისა და დრენაჟის კონუსისა და სხვა ძირითადი კომპონენტებისგან: დიაგონალური ნაკადის ტურბინის ზვინის სტრუქტურა უფრო რთულია. პირების განლაგების კუთხე შეიძლება შეიცვალოს სამუშაო პირობების შესაბამისად და შეესაბამებოდეს მიმმართველი ფრთის ღიობს. პირების ბრუნვის ცენტრალური ხაზი ტურბინის ღერძთან მიმართებაში ირიბ კუთხეს (45°-60°) წარმოადგენს.
2) წყლის გადამტანი კამერა. მისი ფუნქციაა წყლის თანაბრად გადადინება წყლის მიმყვან მექანიზმში, ენერგიის დანაკარგების შემცირება და ტურბინის ეფექტურობის გაუმჯობესება. დიდი და საშუალო ზომის ტურბინები ხშირად იყენებენ წრიული განივი კვეთის ლითონის სპირალებს 50 მეტრზე მეტი წნევით, ხოლო ტრაპეციული განივი კვეთის ბეტონის სპირალებს 50 მეტრზე ნაკლები სიმაღლის ტურბინებისთვის.
3) წყლის გამტარი მექანიზმი. ის, როგორც წესი, შედგება გარკვეული რაოდენობის გამტარი ფრთებისა და მათი მბრუნავი მექანიზმებისგან, რომლებიც თანაბრად არის განლაგებული ლილვის პერიფერიაზე. მისი ფუნქციაა წყლის ნაკადის თანაბრად წარმართვა ლილვის ფრთაში და გამტარი ფრთის გახსნის რეგულირებით, ტურბინის ნაკადის სიჩქარის შეცვლა გენერატორის დატვირთვის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად და ასევე ასრულებს წყლის დალუქვის როლს, როდესაც ის სრულად დახურულია.
4) გამწოვი მილი. მილის გამოსასვლელში წყლის ნაკადს კვლავ აქვს ჭარბი ენერგიის ნაწილი, რომელიც არ გამოუყენებია. გამწოვი მილის როლია ენერგიის ამ ნაწილის აღდგენა და წყლის დინების მიმართულებით გადადინება. გამწოვი მილი იყოფა ორ ტიპად: სწორკონუსიან და მრუდ. პირველს აქვს მაღალი ენერგიის კოეფიციენტი და ზოგადად შესაფერისია მცირე ჰორიზონტალური და მილისებრი ტურბინებისთვის; მეორეს აქვს უფრო დაბალი ჰიდრავლიკური მახასიათებლები, ვიდრე სწორ კონუსურებს, მაგრამ აქვს უფრო მცირე თხრის სიღრმე და ფართოდ გამოიყენება დიდ და საშუალო ზომის კონტრშეტევის ტურბინებში.

(2) კლასიფიკაცია. წყლის ნაკადის ღერძული მიმართულების მიხედვით, დარტყმითი ტურბინა იყოფა ფრენსისის ტურბინად, დიაგონალური ნაკადის ტურბინად, ღერძული ნაკადის ტურბინად და მილისებურ ტურბინად.
1) ფრენსისის ტურბინა. ფრენსისის (რადიალური ღერძული ნაკადის ან ფრენსისის) ტურბინა არის კონტრშეტევის ტურბინა, რომელშიც წყალი რადიალურად მიედინება რკალის გარშემოწერილობიდან ღერძული მიმართულებით. ამ ტიპის ტურბინას აქვს გამოსაყენებელი დაწნევების ფართო დიაპაზონი (30-700 მ), მარტივი სტრუქტურა, მცირე მოცულობა და დაბალი ღირებულება. ჩინეთში ექსპლუატაციაში შესული ყველაზე დიდი ფრენსისის ტურბინა არის ერთანის ჰიდროელექტროსადგური, რომლის ნომინალური გამომავალი სიმძლავრეა 582 მეგავატი და მაქსიმალური გამომავალი სიმძლავრე 621 მეგავატი.
2) ღერძული ნაკადის ტურბინა. ღერძული ნაკადის ტურბინა არის კონტრშეტევის ტიპის ტურბინა, რომელშიც წყალი ღერძული მიმართულებიდან შემოდის და ღერძული მიმართულებით გამოდის წრიული ტურბინიდან. ამ ტიპის ტურბინა იყოფა ორ ტიპად: ფიქსირებული პირების ტიპის (ხრახნიანი ტიპის) და მბრუნავი ტიპის (კაპლანის ტიპის). პირველის პირები ფიქსირებულია, ხოლო მეორის პირები შეიძლება ბრუნავდეს. ღერძული ნაკადის ტურბინის წყლის გამტარუნარიანობა ფრენსისის ტურბინასთან შედარებით მეტია. რადგან ნიჩბიანი ტურბინის პირებს შეუძლიათ პოზიციის შეცვლა დატვირთვის ცვლილებისას, მათ უფრო მაღალი ეფექტურობა აქვთ დატვირთვის ცვლილებების ფართო დიაპაზონში. ღერძული ნაკადის ტურბინის ანტიკავიტაციური მახასიათებლები და მექანიკური სიმტკიცე უარესია ფრენსისის ტურბინასთან შედარებით და სტრუქტურაც უფრო რთულია. ამჟამად, ამ ტიპის ტურბინის გამოყენებადი წნევა 80 მეტრს ან მეტს აღწევს.
3) მილისებრი ტურბინა. ამ ტიპის წყლის ტურბინის წყლის ნაკადი ღერძულად მიედინება ლიანდაგიდან და არ ხდება ბრუნვა ლიანდაგამდე და მის შემდეგ. გამოყენების წნევის დიაპაზონი 3-20-ია. ფიუზელაჟს აქვს შემდეგი უპირატესობები: მცირე სიმაღლე, წყლის კარგი ნაკადის პირობები, მაღალი ეფექტურობა, ნაკლები სამოქალაქო ინჟინერია, დაბალი ღირებულება, სპირალური და მოხრილი გამწოვი მილების საჭიროება არ არის და რაც უფრო დაბალია წნევა, მით უფრო აშკარაა უპირატესობები.
მილისებრი ტურბინები გენერატორის შეერთებისა და გადაცემის რეჟიმის მიხედვით იყოფა ორ ტიპად: სრული ნაკადის და ნახევრად ნაკადის. ნახევრად ნაკადის ტურბინები ასევე იყოფა ბოლქვის ტიპის, ლილვის ტიპის და ლილვის გაფართოების ტიპის. მათ შორის, ლილვის გაფართოების ტიპიც იყოფა ორ ტიპად. არსებობს ირიბი ღერძის და ჰორიზონტალური ღერძის. ამჟამად, ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ბოლქვის მილისებრი ტიპი, ლილვის გაფართოების ტიპი და ვერტიკალური ლილვის ტიპი, რომლებიც ძირითადად გამოიყენება მცირე ზომის აგრეგატებში. ბოლო წლებში, ლილვის ტიპი ასევე გამოიყენება დიდ და საშუალო ზომის აგრეგატებში.
ლილვის გაფართოების მილისებური ბლოკის გენერატორი დამონტაჟებულია წყლის გზის გარეთ და გენერატორი ტურბინასთან დაკავშირებულია უფრო გრძელი დახრილი ლილვით ან ჰორიზონტალური ლილვით. ლილვის გაფართოების ამ ტიპის სტრუქტურა უფრო მარტივია, ვიდრე ბოლქვის ტიპის.
4) დიაგონალური ნაკადის ტურბინა. დიაგონალური ნაკადის (ასევე დიაგონალურ) ტურბინის სტრუქტურა და ზომა შერეული ნაკადისა და ღერძული ნაკადის ტურბინას შორისაა. მთავარი განსხვავება ისაა, რომ მოძრავი ფრთების ცენტრალური ხაზი ტურბინის ცენტრალურ ხაზთან გარკვეულ კუთხეს წარმოადგენს. სტრუქტურული მახასიათებლების გამო, აგრეგატს მუშაობის დროს ჩაძირვა არ ეძლევა, ამიტომ მეორე სტრუქტურაში დამონტაჟებულია ღერძული გადაადგილების სიგნალის დამცავი მოწყობილობა, რათა თავიდან იქნას აცილებული ფრთებისა და მოძრავი კამერის შეჯახება. დიაგონალური ნაკადის ტურბინის გამოყენების სიმაღლის დიაპაზონი 25-200 მ-ია.