반격 터빈은 물 흐름의 압력을 이용해 물 에너지를 기계 에너지로 변환하는 일종의 유압 기계입니다.
(1) 구조. 반격 터빈의 주요 구조 구성 요소는 런너, 물 분배실, 물 안내 메커니즘 및 흡출관입니다.
1) 러너. 러너는 물 흐름 에너지를 회전하는 기계 에너지로 변환하는 수차의 일부입니다. 수력 에너지 변환 방향에 따라 다양한 역습 터빈의 러너 구조도 다릅니다. 프랜시스 터빈 러너는 유선형의 꼬인 블레이드, 크라운, 하부 링, 그리고 기타 주요 수직 구성 요소로 구성됩니다. 축류 터빈 러너는 블레이드, 러너 본체, 드레인 콘, 그리고 기타 주요 구성 요소로 구성됩니다. 사류 터빈 러너 구조는 더 복잡합니다. 블레이드의 배치 각도는 작동 조건에 따라 변경 가능하며 가이드 베인 개구부와 일치합니다. 블레이드 회전 중심선은 터빈 축에 대해 비스듬한 각도(45°~60°)를 이룹니다.
2) 물 분배실. 이 챔버의 기능은 물이 물 유도 장치로 고르게 흐르도록 하여 에너지 손실을 줄이고 터빈의 효율을 향상시키는 것입니다. 대형 및 중형 터빈은 일반적으로 50m 이상의 수두에서는 원형 단면의 금속 볼류트를, 50m 미만의 수두에서는 사다리꼴 단면의 콘크리트 볼류트를 사용합니다.
3) 물 유도 장치. 일반적으로 러너 주변에 균등하게 배치된 여러 개의 유선형 가이드 베인과 그 회전 장치로 구성됩니다. 이 장치의 기능은 물의 흐름을 러너로 균등하게 유도하고, 가이드 베인의 개도를 조절하여 발전기 세트의 부하 요구 사항에 맞게 터빈의 유량을 조절하는 것입니다. 또한, 완전히 닫혔을 때 물을 밀봉하는 역할도 합니다.
4) 흡출관. 러너 출구의 물 흐름에는 아직 사용되지 않은 잉여 에너지의 일부가 남아 있습니다. 흡출관의 역할은 이 에너지의 일부를 회수하여 하류로 배출하는 것입니다. 흡출관은 직선형 원뿔형과 곡선형의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 전자는 에너지 계수가 크고 일반적으로 소형 수평 및 관형 터빈에 적합합니다. 후자는 직선형 원뿔형보다 유압 성능이 낮지만 굴착 깊이가 얕고 대형 및 중형 역습 터빈에 널리 사용됩니다.
(2) 분류. 충격 터빈은 러너를 통과하는 물의 흐름 방향에 따라 프랜시스 터빈, 사류 터빈, 축류 터빈 및 관형 터빈으로 구분됩니다.
1) 프랜시스 터빈. 프랜시스(방사형 축류 또는 프랜시스) 터빈은 물이 러너 원주에서 축 방향으로 방사형으로 흐르는 역공 터빈입니다. 이 유형의 터빈은 적용 수두 범위가 넓고(30~700m), 구조가 간단하며, 용량이 적고 비용이 저렴합니다. 중국에서 가동 중인 가장 큰 프랜시스 터빈은 얼탄 수력 발전소로, 정격 출력은 582MW, 최대 출력은 621MW입니다.
2) 축류 터빈. 축류 터빈은 물이 축 방향으로 유입되어 러너에서 축 방향으로 유출되는 역습형 터빈입니다. 이 유형의 터빈은 고정 블레이드형(스크류형)과 회전형(카플란형)의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 전자는 블레이드가 고정되어 있고, 후자는 블레이드가 회전할 수 있습니다. 축류 터빈의 통수 용량은 프랜시스 터빈보다 큽니다. 패들 터빈은 부하 변화에 따라 블레이드의 위치가 변경될 수 있으므로 광범위한 부하 변화에서 효율이 더 높습니다. 축류 터빈의 캐비테이션 방지 성능과 기계적 강도는 프랜시스 터빈보다 떨어지며 구조도 더 복잡합니다. 현재 이 유형의 터빈의 적용 양정은 80m 이상에 이릅니다.
3) 관형 터빈. 이 유형의 수차는 러너에서 축방향으로 물이 흐르며, 러너 전후에 회전이 없습니다. 사용 수두 범위는 3~20입니다. 동체는 높이가 낮고, 수류 조건이 양호하며, 효율이 높고, 토목 공사가 적고, 비용이 저렴하며, 볼류트나 곡선형 흡출관이 필요 없다는 장점이 있습니다. 수두가 낮을수록 이점이 더욱 뚜렷해집니다.
관형 터빈은 발전기 연결 방식과 송전 방식에 따라 전관류형(full-through-flow)과 반관류형(semi-through-flow)의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 반관류형 터빈은 벌브형, 샤프트형, 샤프트 연장형으로 더 세분화됩니다. 이 중 샤프트 연장형도 사축형과 수평축형의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 현재 가장 널리 사용되는 벌브형 관형, 샤프트 연장형, 수직축형은 주로 소형 유닛에 사용됩니다. 최근에는 샤프트형이 대형 및 중형 유닛에도 사용되고 있습니다.
축 연장 관형 유닛의 발전기는 수로 외부에 설치되고, 발전기는 더 긴 경사 축 또는 수평 축을 통해 터빈에 연결됩니다. 이 축 연장형 구조는 전구형보다 간단합니다.
4) 사류 터빈. 사류 터빈(대각류 터빈이라고도 함)의 구조와 크기는 혼합류와 축류의 중간입니다. 주요 차이점은 러너 블레이드의 중심선이 터빈 중심선과 일정 각도를 이룬다는 것입니다. 구조적 특성으로 인해 작동 중 장치가 가라앉지 않으므로, 블레이드와 러너 챔버의 충돌 사고를 방지하기 위해 두 번째 구조물에 축 방향 변위 신호 보호 장치가 설치됩니다. 사류 터빈의 사용 양정 범위는 25~200m입니다.
게시 시간: 2021년 10월 19일
