Қарсы шабуыл турбинасы - су энергиясын механикалық энергияға айналдыру үшін су ағынының қысымын пайдаланатын гидравликалық механизмнің бір түрі.
(1) Құрылымы. Қарсы шабуыл турбинасының негізгі құрылымдық компоненттері - жүгірткі, суды бұру камерасы, суды бағыттау механизмі және тарту түтігі.
1) Жүгіруші. Жүгіруші су турбинасының су ағынының энергиясын айналмалы механикалық энергияға айналдыратын бөлігі болып табылады. Су энергиясын түрлендіру бағытына байланысты әртүрлі қарсы шабуыл турбиналарының жүгіруші құрылымдары да әртүрлі. Фрэнсис турбинасы жүгірушісі ағынды бұралған қалақтардан, тәж және төменгі сақинадан және басқа да негізгі тік компоненттерден тұрады; осьтік ағынды турбина жүгірушісі қалақтардан, жүгіруші корпустан және дренаж конусынан және басқа да негізгі компоненттерден тұрады: диагональды ағынды турбина жүгірушісінің құрылымы күрделірек. Қалақшаның орналасу бұрышын жұмыс жағдайларына байланысты өзгертуге және бағыттаушы қалақшаның саңылауына сәйкестендіруге болады. Қалақшаның айналу ортаңғы сызығы турбинаның осіне көлбеу бұрышта (45°-60°) орналасқан.
2) Суды бұру камерасы. Оның қызметі - суды бағыттаушы механизмге біркелкі ағызуды қамтамасыз ету, энергия шығынын азайту және турбинаның тиімділігін арттыру. Ірі және орташа турбиналар көбінесе 50 м-ден жоғары қысымды дөңгелек көлденең қималы металл вулюттарды, ал 50 м-ден төмен турбиналар үшін трапеция тәрізді көлденең қималы бетон вулюттарын пайдаланады.
3) Су бағыттаушы механизм. Ол әдетте белгілі бір мөлшердегі бағыттаушы қалақшалардан және олардың айналмалы механизмдерінен тұрады, олар жүгіргіштің шетінде біркелкі орналасқан. Оның функциясы су ағынын жүгіргішке біркелкі бағыттау және бағыттаушы қалақшаның саңылауын реттеу арқылы турбинаның ағын жылдамдығын генератор жиынтығының жүктеме талаптарына сәйкестендіру үшін өзгерту, сондай-ақ ол толық жабылған кезде суды тығыздау рөлін атқарады.
4) Тартпа түтік. Су ағынының шығысындағы су ағынында пайдаланылмаған артық энергияның бір бөлігі қалады. Тартпа түтіктің рөлі - энергияның осы бөлігін қалпына келтіру және суды ағын бойымен ағызу. Тартпа түтік екі түрге бөлінеді: түзу конусты және иілген. Біріншісінің энергия коэффициенті үлкен және әдетте кіші көлденең және құбырлы турбиналарға жарамды; соңғысының гидравликалық өнімділігі түзу конустарға қарағанда төмен, бірақ қазу тереңдігі аз және үлкен және орташа көлемді қарсы шабуыл турбиналарында кеңінен қолданылады.
(2) Жіктеу. Су ағынының осьтік бағытына сәйкес, соққы турбинасы Фрэнсис турбинасы, диагональды ағынды турбина, осьтік ағынды турбина және құбырлы турбина болып бөлінеді.
1) Фрэнсис турбинасы. Фрэнсис (радиалды осьтік ағын немесе Фрэнсис) турбинасы - судың жүгіргіш шеңберінен осьтік бағытқа радиалды түрде ағатын қарсы шабуыл турбинасы. Бұл турбинаның қолданылу бастарының кең ауқымы (30-700 м), қарапайым құрылымы, шағын көлемі және арзан құны бар. Қытайда іске қосылған ең үлкен Фрэнсис турбинасы - Эртан су электр станциясы, оның номиналды қуаты 582 МВт және максималды қуаты 621 МВт.
2) Осьтік ағынды турбина. Осьтік ағынды турбина - су осьтік бағытта ағып, осьтік бағытта жүгіргіштен ағатын қарсы шабуыл турбинасы. Бұл турбина түрі екі түрге бөлінеді: бекітілген қалақ түрі (бұрандалы түрі) және айналмалы түрі (Каплан түрі). Біріншісінің қалақтары бекітілген, ал екіншісінің қалақтарын айналдыруға болады. Осьтік ағынды турбинасының су өткізу қабілеті Фрэнсис турбинасына қарағанда жоғары. Қалақшалы турбина қалақтары жүктеменің өзгеруімен орнын өзгерте алатындықтан, олар жүктеменің кең ауқымды өзгерістерінде жоғары тиімділікке ие. Осьтік ағынды турбинасының кавитацияға қарсы өнімділігі мен механикалық беріктігі Фрэнсис турбинасына қарағанда нашар, ал құрылымы да күрделірек. Қазіргі уақытта бұл турбина түрінің қолданылатын басы 80 м немесе одан да көпке жетті.
3) Түтікшелі турбина. Бұл су турбинасының су ағыны ротордан осьтік бағытта ағады және ротордың алдында және артында айналу болмайды. Пайдалану басының диапазоны 3-20. Фюзеляждың кіші биіктігі, жақсы су ағыны жағдайлары, жоғары тиімділігі, аз құрылыс құрылысы, төмен құны, волюталар мен иілген тарту түтіктерінің қажеті жоқтығы сияқты артықшылықтары бар, ал басы неғұрлым төмен болса, артықшылықтары соғұрлым айқын болады.
Түтікшелі турбиналар генератордың қосылуы мен беріліс режиміне сәйкес екі түрге бөлінеді: толық ағынды және жартылай ағынды. Жартылай ағынды турбиналар одан әрі шам түріне, білік түріне және білік созылу түріне бөлінеді. Олардың ішінде білік созылу түрі де екі түрге бөлінеді. Қиғаш ось және көлденең ось бар. Қазіргі уақытта ең кең таралған шам түтікшелі түрі, білік созылу түрі және тік білік түрі негізінен шағын қондырғыларда қолданылады. Соңғы жылдары білік түрі ірі және орта қондырғыларда да қолданылып келеді.
Білікті ұзартқыш құбырлы қондырғының генераторы су жолының сыртына орнатылады, ал генератор турбинаға ұзынырақ көлбеу білік немесе көлденең білік арқылы қосылады. Білікті ұзартқыштың бұл түрінің құрылымы шам түріне қарағанда қарапайым.
4) Диагональды ағынды турбина. Диагональды ағынды (диагональды деп те аталады) турбинаның құрылымы мен өлшемі аралас ағын мен осьтік ағын арасында орналасқан. Негізгі айырмашылығы - жүгірткі қалақтарының орталық сызығы турбинаның орталық сызығына белгілі бір бұрышта орналасқан. Құрылымдық сипаттамаларына байланысты қондырғы жұмыс кезінде батып кетпейді, сондықтан қалақтар мен жүгірткі камерасының соқтығысуынан болатын апаттардың алдын алу үшін екінші құрылымға осьтік ығысу сигналын қорғау құрылғысы орнатылған. Диагональды ағынды турбинасының пайдалану басының диапазоны 25～200 м.
Жарияланған уақыты: 2021 жылғы 19 қазан
