De tegenaanvalturbine is een soort hydraulisch apparaat dat de druk van de waterstroom gebruikt om waterenergie om te zetten in mechanische energie.
(1) Structuur. De belangrijkste structurele componenten van de tegenaanvalturbine zijn de rotor, de waterafleidingskamer, het watergeleidingsmechanisme en de zuigbuis.
1) Runner. De runner is een onderdeel van de waterturbine dat de energie van de waterstroom omzet in roterende mechanische energie. Afhankelijk van de richting van de waterenergieomzetting, verschillen de runnerstructuren van verschillende counterattack turbines ook. De runner van een Francis-turbine bestaat uit gestroomlijnde, gedraaide bladen, een kroon en een onderste ring en andere verticale hoofdcomponenten; de runner van een axiale turbine bestaat uit bladen, een runnerbody, een afvoerkegel en andere hoofdcomponenten; de constructie van een diagonale turbine is complexer. De plaatsingshoek van de bladen kan worden aangepast aan de werkomstandigheden en de opening van de leischoepen. De rotatiemiddellijn van de bladen staat onder een schuine hoek (45°-60°) ten opzichte van de as van de turbine.
2) Waterafleidingskamer. Deze heeft als functie om het water gelijkmatig naar het watergeleidingsmechanisme te laten stromen, energieverlies te verminderen en de efficiëntie van de turbine te verbeteren. Grote en middelgrote turbines gebruiken vaak metalen spiralen met een ronde doorsnede bij opvoerhoogtes boven de 50 m, en betonnen spiralen met een trapeziumvormige doorsnede bij opvoerhoogtes onder de 50 m.
3) Watergeleidingsmechanisme. Dit bestaat doorgaans uit een aantal gestroomlijnde leischoepen en hun roterende mechanismen, gelijkmatig verdeeld over de omtrek van de geleider. Het mechanisme heeft als functie de waterstroom gelijkmatig in de geleider te geleiden en, door de opening van de leischoepen aan te passen, de stroomsnelheid van de turbine aan te passen aan de belastingsvereisten van de generatorset. Het vervult tevens een rol als waterafsluiting wanneer het volledig gesloten is.
4) Trekbuis. De waterstroom bij de uitlaat van de goot bevat nog steeds een deel van de overtollige energie die niet is gebruikt. De rol van de trekbuis is om dit deel van de energie terug te winnen en het water stroomafwaarts af te voeren. Trekbuis wordt onderverdeeld in twee typen: rechte kegel en gebogen. De eerste heeft een hoge energiecoëfficiënt en is over het algemeen geschikt voor kleine horizontale en buisvormige turbines; de laatste heeft een lager hydraulisch vermogen dan rechte kegels, maar heeft een kleinere graafdiepte en wordt veel gebruikt in grote en middelgrote tegenaanvalturbines.
(2) Classificatie. Afhankelijk van de axiale richting van de waterstroom door de turbine wordt de impactturbine onderverdeeld in een Francis-turbine, een diagonaalstroomturbine, een axiale stroomturbine en een buisturbine.
1) Francis-turbine. De Francis-turbine (radiale axiale stroming of Francis-turbine) is een tegenturbine waarbij water radiaal van de omtrek van de turbine naar de axiale richting stroomt. Dit type turbine heeft een breed scala aan opvoerhoogtes (30-700 m), een eenvoudige constructie, een klein volume en lage kosten. De grootste Francis-turbine die in China in gebruik is genomen, is de Ertan-waterkrachtcentrale, met een nominaal vermogen van 582 MW en een maximaal vermogen van 621 MW.
2) Axiale turbine. De axiale turbine is een tegenstroomturbine waarbij water vanuit de axiale richting naar binnen stroomt en in de axiale richting uit de turbine stroomt. Dit type turbine is onderverdeeld in twee typen: het type met vaste schoepen (schroeftype) en het type met roterende schoepen (Kaplan-type). De schoepen van het eerste type zijn vast, terwijl de schoepen van het tweede type draaibaar zijn. De waterdoorlaatcapaciteit van de axiale turbine is groter dan die van de Francis-turbine. Omdat de schoepen van de schoepenturbine van positie kunnen veranderen bij belastingsveranderingen, hebben ze een hogere efficiëntie bij een breed scala aan belastingsveranderingen. De anticavitatieprestaties en mechanische sterkte van de axiale turbine zijn slechter dan die van de Francis-turbine, en de constructie is ook complexer. Momenteel bedraagt de bruikbare opvoerhoogte van dit type turbine 80 m of meer.
3) Buisvormige turbine. De waterstroom van dit type waterturbine stroomt axiaal uit de geleider en er is geen sprake van rotatie voor en na de geleider. Het bereik van de opvoerhoogte is 3-20. De romp heeft de volgende voordelen: een geringe hoogte, goede waterstroomomstandigheden, een hoge efficiëntie, minder civiele techniek, lage kosten, geen noodzaak voor voluten en gebogen trekbuizen, en hoe lager de opvoerhoogte, hoe duidelijker de voordelen.
Buisturbines worden onderverdeeld in twee typen: volledige doorstroming en semi-doorstroming, afhankelijk van de generatoraansluiting en de transmissiemodus. Semi-doorstromingsturbines worden verder onderverdeeld in bolvormige turbines, asturbines en turbines met een verlengde as. Ook turbines met een verlengde as worden onderverdeeld in twee typen: turbines met een schuine as en turbines met een horizontale as. De meest gebruikte turbines zijn de bolvormige buisturbine, de turbines met een verlengde as en de turbines met een verticale as. Deze worden momenteel vooral gebruikt in kleine units. De laatste jaren wordt de turbine ook gebruikt in grote en middelgrote units.
De generator van de buisvormige asverlengingseenheid is buiten de waterweg geïnstalleerd en is met de turbine verbonden via een langere schuine as of horizontale as. Deze asverlengingsconstructie is eenvoudiger dan het bolvormige type.
4) Diagonale turbine. De structuur en afmetingen van de diagonale turbine (ook wel diagonaalturbine genoemd) bevinden zich tussen die van de gemengde stroming en de axiale stroming. Het belangrijkste verschil is dat de hartlijn van de rotorbladen een bepaalde hoek maakt met de hartlijn van de turbine. Vanwege de structurele eigenschappen van de turbine kan deze tijdens bedrijf niet zakken. Daarom is in de tweede structuur een beveiliging tegen axiale verplaatsing geïnstalleerd om botsingen tussen de bladen en de rotorkamer te voorkomen. Het opvoerhoogtebereik van de diagonale turbine is 25 tot 200 meter.
Plaatsingstijd: 19-10-2021
