Kontratakos turbina yra tam tikros rūšies hidraulinė mašina, kuri naudoja vandens srauto slėgį vandens energijai paversti mechanine energija.
(1) Konstrukcija. Pagrindiniai kontratakos turbinos konstrukciniai komponentai yra siurblio vamzdis, vandens nukreipimo kamera, vandens nukreipimo mechanizmas ir traukos vamzdis.
1) Bėgikas. Bėgikas yra vandens turbinos dalis, kuri vandens srauto energiją paverčia besisukančia mechanine energija. Priklausomai nuo vandens energijos konversijos krypties, įvairių kontratakos turbinų bėgikų konstrukcijos taip pat skiriasi. Francis turbinos bėgikas sudarytas iš aptakių, susuktų menčių, vainiko ir apatinio žiedo bei kitų pagrindinių vertikalių komponentų; ašinio srauto turbinos bėgikas sudarytas iš menčių, bėgiko korpuso, išleidimo kūgio ir kitų pagrindinių komponentų: įstrižinio srauto turbinos bėgiko konstrukcija yra sudėtingesnė. Menčių išdėstymo kampą galima keisti atsižvelgiant į darbo sąlygas ir suderinti su kreipiamosios mentės anga. Menčių sukimosi centro linija yra įstrižai kampu (45°–60°) turbinos ašies atžvilgiu.
2) Vandens nukreipimo kamera. Jos funkcija – tolygiai paskirstyti vandenį vandens nukreipimo mechanizme, sumažinti energijos nuostolius ir pagerinti turbinos efektyvumą. Didelėse ir vidutinio dydžio turbinose, kurių aukštis didesnis nei 50 m, dažnai naudojamos apskrito skerspjūvio metalinės voliutos, o mažesnėse nei 50 m – trapecijos formos betoninės voliutos.
3) Vandens kreipimo mechanizmas. Paprastai jį sudaro tam tikras skaičius aptakių kreipiamųjų menčių ir jų sukimosi mechanizmų, tolygiai išdėstytų bėgelio periferijoje. Jo funkcija – tolygiai nukreipti vandens srautą į bėgelį ir, reguliuojant kreipiamosios mentės angą, keisti turbinos srauto greitį, kad jis atitiktų generatoriaus agregato apkrovos reikalavimus, be to, jis atlieka vandens sandarinimo funkciją, kai jis visiškai uždarytas.
4) Traukos vamzdis. Vandens sraute ištekėjimo angoje vis dar yra nepanaudotos perteklinės energijos dalis. Traukos vamzdžio vaidmuo – atgauti šią energijos dalį ir išleisti vandenį pasroviui. Traukos vamzdis skirstomas į du tipus: tiesius kūgius ir lenktus. Pirmasis turi didelį energijos koeficientą ir paprastai tinka mažoms horizontalioms ir vamzdinėms turbinoms; antrasis turi mažesnį hidraulinį našumą nei tiesūs kūgiai, tačiau turi mažesnį kasimo gylį ir yra plačiai naudojamas didelėse ir vidutinio dydžio kontratakos turbinose.
(2) Klasifikacija. Pagal vandens tekėjimo per bėgelį ašinę kryptį smūginės turbinos skirstomos į Francis turbiną, įstrižinio srauto turbiną, ašinio srauto turbiną ir vamzdinę turbiną.
1) Francis turbina. Francis (radialinio ašinio srauto arba Francis) turbina yra priešpriešinio srauto turbina, kurioje vanduo teka radialine kryptimi nuo bėgelio perimetro ašine kryptimi. Šio tipo turbina pasižymi plačiu taikomų galvų diapazonu (30–700 m), paprasta konstrukcija, mažu tūriu ir maža kaina. Didžiausia Kinijoje pradėta eksploatuoti Francis turbina yra Ertano hidroelektrinė, kurios nominali išėjimo galia yra 582 MW, o maksimali išėjimo galia – 621 MW.
2) Ašinio srauto turbina. Ašinio srauto turbina yra priešpriešinio veikimo turbina, į kurią vanduo teka ašine kryptimi ir išteka iš bėgelio ašine kryptimi. Šio tipo turbina skirstoma į du tipus: fiksuotų menčių (sraigtinio tipo) ir rotacinio (Kaplano tipo). Pirmųjų mentės yra fiksuotos, o antrųjų mentės gali būti sukamos. Ašinio srauto turbinos vandens pralaidumas yra didesnis nei Francis turbinos. Kadangi mentinės turbinos mentės gali keisti padėtį keičiantis apkrovai, jos pasižymi didesniu efektyvumu esant įvairiems apkrovos pokyčiams. Ašinio srauto turbinos antikavitacinės savybės ir mechaninis stiprumas yra prastesni nei Francis turbinos, be to, konstrukcija yra sudėtingesnė. Šiuo metu tokio tipo turbinų taikomas slėgis siekia 80 m ar daugiau.
3) Vamzdinė turbina. Šio tipo vandens turbinos vandens srautas teka ašine kryptimi iš bėgelio, be sukimosi prieš ir už bėgelio. Naudojimo slėgio diapazonas yra 3–20. Fiuzeliažas turi mažo aukščio, gerų vandens srauto sąlygų, didelio efektyvumo, mažiau statybos darbų, mažų sąnaudų, nereikia voliutų ir lenktų traukos vamzdžių, o kuo žemesnė galvutė, tuo akivaizdesni privalumai.
Vamzdinės turbinos pagal generatoriaus prijungimą ir perdavimo režimą skirstomos į du tipus: pilno srauto ir pusiau pralaidaus srauto. Pusiau pralaidaus srauto turbinos toliau skirstomos į svogūnines, veleno ir veleno prailginimo turbinas. Tarp jų veleno prailginimo turbinos taip pat skirstomos į du tipus. Yra įstrižos ašies ir horizontalios ašies. Šiuo metu plačiausiai naudojami svogūniniai vamzdiniai, veleno prailginimo ir vertikalaus veleno tipai, dažniausiai naudojami mažuose įrenginiuose. Pastaraisiais metais veleno tipas taip pat naudojamas dideliuose ir vidutinio dydžio įrenginiuose.
Veleno prailginimo vamzdinio bloko generatorius įrengiamas už vandens kelio ribų, o prie turbinos prijungiamas ilgesnis pasviręs arba horizontalus velenas. Šio veleno prailginimo tipo konstrukcija yra paprastesnė nei lemputės tipo.
4) Įstrižinio srauto turbina. Įstrižinio srauto (dar vadinamos įstriža) turbinos konstrukcija ir dydis yra tarp mišraus srauto ir ašinio srauto turbinos. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad bėgikų menčių centrinė linija yra tam tikru kampu turbinos centrinės linijos atžvilgiu. Dėl konstrukcinių savybių įrenginys veikimo metu negali įsmukti, todėl antrojoje konstrukcijoje įrengtas ašinio poslinkio signalo apsaugos įtaisas, siekiant išvengti nelaimingų atsitikimų, kai menčių ir bėgikų kamera susiduria. Įstrižinio srauto turbinos naudojimo slėgio diapazonas yra 25–200 m.
Įrašo laikas: 2021 m. spalio 19 d.
