Pretuzbrukuma turbīna ir sava veida hidrauliska mašīna, kas izmanto ūdens plūsmas spiedienu, lai pārveidotu ūdens enerģiju mehāniskajā enerģijā.
(1) Konstrukcija. Pretuzbrukuma turbīnas galvenās konstrukcijas sastāvdaļas ir skrejritenis, ūdens novadīšanas kamera, ūdens virzīšanas mehānisms un vilkmes caurule.
1) Skrejritenis. Skrejritenis ir ūdens turbīnas daļa, kas pārveido ūdens plūsmas enerģiju rotējošā mehāniskajā enerģijā. Atkarībā no ūdens enerģijas pārveidošanas virziena atšķiras arī dažādu pretuzbrukuma turbīnu skrejriteņu struktūras. Francis turbīnas skrejritenis sastāv no modernizētām, savītām lāpstiņām, vainaga un apakšējā gredzena un citām galvenajām vertikālajām sastāvdaļām; aksiālās plūsmas turbīnas skrejritenis sastāv no lāpstiņām, skrejriteņa korpusa, drenāžas konusa un citām galvenajām sastāvdaļām: diagonālās plūsmas turbīnas skrejriteņa struktūra ir sarežģītāka. Lāpstiņu izvietojuma leņķi var mainīt atkarībā no darba apstākļiem un saskaņot ar virzošās lāpstiņas atvērumu. Lāpstiņu rotācijas centra līnija atrodas slīpā leņķī (45°-60°) pret turbīnas asi.
2) Ūdens novadīšanas kamera. Tās funkcija ir nodrošināt vienmērīgu ūdens plūsmu ūdens virzīšanas mehānismā, samazināt enerģijas zudumus un uzlabot turbīnas efektivitāti. Lielām un vidēja izmēra turbīnām bieži tiek izmantotas apaļa šķērsgriezuma metāla volutas ar spiedienu virs 50 m, bet trapecveida šķērsgriezuma betona volutas turbīnām, kuru augstums ir mazāks par 50 m.
3) Ūdens virzošais mehānisms. Tas parasti sastāv no noteikta skaita racionalizētu virzošo lāpstiņu un to rotācijas mehānismiem, kas vienmērīgi izvietoti pa rullīša perifēriju. Tā funkcija ir vienmērīgi virzīt ūdens plūsmu rullītī un, regulējot virzošās lāpstiņas atvērumu, mainīt turbīnas plūsmas ātrumu, lai tas atbilstu ģeneratora agregāta slodzes prasībām, kā arī pilnībā aizvērtā stāvoklī pilda ūdens blīvēšanas funkciju.
4) Vilkmes caurule. Ūdens plūsmā pie skrūvju izejas joprojām ir daļa no neizmantotās liekās enerģijas. Vilkmes caurules uzdevums ir atgūt šo enerģijas daļu un novadīt ūdeni lejup pa straumi. Vilkmes caurules ir iedalītas divu veidu: taisna konusa un izliektas. Pirmajai ir liels enerģijas koeficients, un tā parasti ir piemērota mazām horizontālām un cauruļveida turbīnām; otrajai ir zemāka hidrauliskā veiktspēja nekā taisniem konusiem, bet tai ir mazāks rakšanas dziļums, un to plaši izmanto lielās un vidēja izmēra pretuzbrukuma turbīnās.
(2) Klasifikācija. Atkarībā no ūdens plūsmas aksiālā virziena caur skrūvi, trieciena turbīnas tiek iedalītas Francis turbīnā, diagonālās plūsmas turbīnā, aksiālās plūsmas turbīnā un cauruļveida turbīnā.
1) Francis turbīna. Francis (radiālās aksiālās plūsmas jeb Francis) turbīna ir pretuzbrukuma turbīna, kurā ūdens plūst radiāli no skrejriteņa aploces aksiālā virzienā. Šāda veida turbīnai ir plašs pielietojamo spiedienu diapazons (30–700 m), vienkārša konstrukcija, mazs tilpums un zemas izmaksas. Lielākā Francis turbīna, kas nodota ekspluatācijā Ķīnā, ir Ertanas hidroelektrostacija ar nominālo izejas jaudu 582 MW un maksimālo izejas jaudu 621 MW.
2) Aksiālās plūsmas turbīna. Aksiālās plūsmas turbīna ir pretuzbrukuma turbīna, kurā ūdens ieplūst no aksiālā virziena un izplūst no skrejriteņa aksiālā virzienā. Šāda veida turbīnas ir iedalītas divos veidos: fiksēta tipa (skrūves tipa) un rotācijas tipa (Kaplana tipa). Pirmo lāpstiņas ir fiksētas, bet otrās lāpstiņas var pagriezt. Aksiālās plūsmas turbīnas ūdens caurlaidības spēja ir lielāka nekā Francis turbīnai. Tā kā lāpstiņu turbīnas lāpstiņas var mainīt pozīciju, mainoties slodzei, tām ir augstāka efektivitāte plašā slodzes izmaiņu diapazonā. Aksiālās plūsmas turbīnas pretkavitācijas veiktspēja un mehāniskā izturība ir sliktāka nekā Francis turbīnai, un arī konstrukcija ir sarežģītāka. Pašlaik šāda veida turbīnas piemērojamais spiediens ir sasniedzis 80 m vai vairāk.
3) Cauruļveida turbīna. Šāda veida ūdens turbīnas ūdens plūsma plūst aksiāli no skrejriteņa, un pirms un pēc skrejriteņa nav rotācijas. Izmantošanas galvas diapazons ir no 3 līdz 20. Fizelāžai ir tādas priekšrocības kā mazs augstums, labi ūdens plūsmas apstākļi, augsta efektivitāte, mazāk inženiertehnisko darbu, zemas izmaksas, nav nepieciešamas spirāles un izliektas iegrimes caurules, un jo zemāka ir galva, jo acīmredzamākas ir priekšrocības.
Cauruļveida turbīnas tiek iedalītas divos veidos: pilnas caurplūdes un daļējas caurplūdes turbīnas atkarībā no ģeneratora pieslēguma un pārvades režīma. Daļējas caurplūdes turbīnas tiek iedalītas spuldzes tipa, vārpstas tipa un vārpstas pagarinājuma tipa turbīnās. Starp tām vārpstas pagarinājuma turbīnas arī tiek iedalītas divos veidos. Ir slīpas ass un horizontālas ass. Pašlaik visplašāk izmantotais spuldzes cauruļveida tips, vārpstas pagarinājuma tips un vertikālās vārpstas tips galvenokārt tiek izmantots mazās iekārtās. Pēdējos gados vārpstas tips ir izmantots arī lielās un vidējās iekārtās.
Vārpstas pagarinājuma cauruļveida bloka ģenerators ir uzstādīts ārpus ūdensceļa, un ģenerators ir savienots ar turbīnu ar garāku slīpu vārpstu vai horizontālu vārpstu. Šāda vārpstas pagarinājuma tipa konstrukcija ir vienkāršāka nekā spuldzes tipa.
4) Diagonālās plūsmas turbīna. Diagonālās plūsmas (sauktas arī par diagonālo) turbīnu struktūra un izmēri atrodas starp jauktās plūsmas un aksiālās plūsmas turbīnām. Galvenā atšķirība ir tā, ka lāpstiņu centra līnija atrodas noteiktā leņķī pret turbīnas centra līniju. Konstrukcijas īpašību dēļ iekārta darbības laikā nevar nogrimt, tāpēc otrajā konstrukcijā ir uzstādīta aksiālās nobīdes signāla aizsardzības ierīce, lai novērstu negadījumus, kas rodas lāpstiņu un lāpstiņu kameras sadursmes gadījumā. Diagonālās plūsmas turbīnas izmantošanas spiediena diapazons ir 25–200 m.
Publicēšanas laiks: 2021. gada 19. oktobris
