Reakcijas turbīna ir hidrauliska iekārta, kas, izmantojot ūdens plūsmas spiedienu, pārveido hidraulisko enerģiju mehāniskajā enerģijā.
(1) Struktūra. Reakcijas turbīnas galvenās konstrukcijas sastāvdaļas ir skrejritenis, galvas kamera, ūdens vadīšanas mehānisms un vilkmes caurule.
1) Skrejritenis. Skrejritenis ir hidrauliskās turbīnas sastāvdaļa, kas pārveido ūdens plūsmas enerģiju rotējošā mehāniskajā enerģijā. Atkarībā no dažādiem ūdens enerģijas pārveidošanas virzieniem, arī dažādu reakcijas turbīnu skrejriteņu struktūras atšķiras. Francis turbīnas skrejritenis sastāv no plūstošām, savītām lāpstiņām, riteņa vainaga un apakšējā gredzena; aksiālās plūsmas turbīnas skrejritenis sastāv no lāpstiņām, skrejriteņa korpusa, izplūdes konusa un citām galvenajām sastāvdaļām: slīpās plūsmas turbīnas skrejriteņa struktūra ir sarežģīta. Lāpstiņu izvietojuma leņķis var mainīties atkarībā no darba apstākļiem un atbilst virzošās lāpstiņas atvērumam. Lāpstiņu rotācijas centra līnija veido slīpu leņķi (45° ~ 60°) ar turbīnas asi.
2) Spiediena kamera. Tās funkcija ir nodrošināt vienmērīgu ūdens plūsmu uz ūdens vadīšanas mehānismu, samazināt enerģijas zudumus un uzlabot hidrauliskās turbīnas efektivitāti. Metāla spirālveida korpuss ar apaļu šķērsgriezumu bieži tiek izmantots lielām un vidēja izmēra hidrauliskajām turbīnām ar ūdens spiedienu virs 50 m, bet betona spirālveida korpuss ar trapecveida šķērsgriezumu bieži tiek izmantots turbīnām ar ūdens spiedienu zem 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 uz rullīti un mainīt hidrauliskās turbīnas caurplūdi, regulējot virzošās lāpstiņas atvērumu, lai tā atbilstu ģeneratora bloka slodzes prasībām. Kad tā ir pilnībā aizvērta, tā arī pilda ūdens blīvēšanas funkciju.
4) Vilces caurule. Daļa no atlikušās enerģijas ūdens plūsmā pie izejas netiek izmantota. Vilces caurules funkcija ir atgūt šo enerģiju un novadīt ūdeni lejup pa straumi. Vilces caurules var iedalīt taisna konusa un izliektas formas. Pirmajai ir liels enerģijas koeficients, un tā parasti ir piemērota mazām horizontālām un cauruļveida turbīnām; lai gan pēdējās hidrauliskā veiktspēja nav tik laba kā taisnam konusam, izrakumu dziļums ir mazs, un to plaši izmanto lielās un vidēja izmēra reakcijas turbīnās.
,
(2) Klasifikācija. Atkarībā no ūdens plūsmas virziena, kas iet caur vārpstas virsmu, reakcijas turbīnas tiek iedalītas Francis turbīnā, diagonālajā turbīnā, aksiālajā turbīnā un cauruļveida turbīnā.
1) Francis turbīna. Francis (radiālās aksiālās plūsmas jeb Francis) turbīna ir reakcijas turbīnas veids, kurā ūdens plūst radiāli ap skrejriteni un plūst aksiāli. Šāda veida turbīnai ir plašs pielietojamā spiediena diapazons (30 ~ 700 m), vienkārša konstrukcija, mazs tilpums un zemas izmaksas. Lielākā Francis turbīna, kas nodota ekspluatācijā Ķīnā, ir Ertanas hidroelektrostacijas turbīna ar nominālo izejas jaudu 582 MW un maksimālo izejas jaudu 621 MW.
2) Aksiālās plūsmas turbīna. Aksiālās plūsmas turbīna ir reakcijas turbīnas veids, kurā ūdens aksiāli ieplūst un izplūst no skrejriteņa. Šāda veida turbīnas tiek iedalītas fiksētas propellera tipa (skrūves propellera tipa) un rotējošas propellera tipa (Kaplana tipa). Pirmajām lāpstiņas ir fiksētas, bet otrajām lāpstiņas var griezties. Aksiālās plūsmas turbīnas caurlaidspēja ir lielāka nekā Francis turbīnai. Tā kā rotora turbīnas lāpstiņu pozīcija var mainīties līdz ar slodzes izmaiņām, tai ir augsta efektivitāte plašā slodzes izmaiņu diapazonā. Aksiālās plūsmas turbīnas kavitācijas pretestība un mehāniskā izturība ir sliktāka nekā Francis turbīnai, un arī konstrukcija ir sarežģītāka. Pašlaik šāda veida turbīnas pielietojamais spiediens ir sasniedzis vairāk nekā 80 m.
3) Cauruļveida turbīna. Šāda veida turbīnas ūdens plūsma plūst aksiāli no aksiālās plūsmas uz skrejriteni, un nav rotācijas pirms un pēc skrejriteņa. Izmantošanas spiediena diapazons ir no 3 līdz 20. Tai ir priekšrocības ar nelielu korpusa augstumu, labiem ūdens plūsmas apstākļiem, augstu efektivitāti, nelielu inženiertehnisko daudzumu, zemām izmaksām, spirālveida un izliektu iegrimes cauruļu neesamību, un jo zemāks ir ūdens spiediens, jo acīmredzamākas ir tās priekšrocības.
Atkarībā no ģeneratora pieslēguma un pārraides veida cauruļveida turbīnas tiek iedalītas pilncauruļveida un puscauruļveida turbīnās. Puscauruļveida turbīnas tālāk iedalās spuldzes, vārpstas un vārpstas pagarinājuma turbīnās, starp kurām vārpstas pagarinājuma turbīnas tiek iedalītas slīpās vārpstas un horizontālās vārpstas turbīnās. Pašlaik visplašāk tiek izmantoti spuldzes, vārpstas pagarinājuma un vārpstas turbīnas, ko galvenokārt izmanto mazām iekārtām. Pēdējos gados vārpstas turbīnas tiek izmantotas arī lielām un vidējām iekārtām.
Aksiālā pagarinājuma cauruļveida bloka ģenerators ir uzstādīts ārpus ūdens kanāla, un ģenerators ir savienots ar ūdens turbīnu ar garu 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 ir starp Francis un aksiālās plūsmas turbīnām. Galvenā atšķirība ir tā, ka lāpstiņas centra līnija atrodas noteiktā leņķī ar turbīnas centra līniju. Pateicoties konstrukcijas īpašībām, iekārta darbības laikā neļauj nogrimt, tāpēc otrajā konstrukcijā ir uzstādīta aksiālās nobīdes signāla aizsardzības ierīce, lai novērstu lāpstiņas sadursmi ar lāpstiņas kameru. Diagonālās plūsmas turbīnas izmantošanas spiediena diapazons ir 25–200 m.
Pašlaik pasaulē lielākā slīpās kritiena turbīnas nominālā izejas jauda ir 215 MW (bijušajā Padomju Savienībā), un augstākais izmantošanas augstums ir 136 m (Japānā).
Publicēšanas laiks: 2021. gada 1. septembris
