Motangrepsturbinen er en type hydraulisk maskineri som bruker trykket fra vannstrømmen til å omdanne vannenergi til mekanisk energi.
(1) Struktur. De viktigste strukturelle komponentene i motangrepsturbinen er løpehjulet, vannavledningskammeret, vannføringsmekanismen og trekkrøret.
1) Løpeløper. Løpeløper er en del av vannturbinen som omdanner energien fra vannstrømmen til roterende mekanisk energi. Avhengig av retningen på vannenergiomdannelsen, er løpeløpstrukturen til forskjellige motangrepsturbiner også forskjellige. Francis-turbinløper består av strømlinjeformede, vridde blader, krone og nedre ring og andre vertikale hovedkomponenter; aksialstrømningsturbinløper består av blader, løpeløpshus og dreneringskjegle og andre hovedkomponenter: diagonalstrømningsturbinløperstrukturen er mer kompleks. Bladplasseringsvinkelen kan endres med arbeidsforholdene og matches med styrevingens åpning. Bladrotasjonens senterlinje er i en skrå vinkel (45°-60°) i forhold til turbinens akse.
2) Vannavledningskammer. Funksjonen er å sørge for at vannet strømmer jevnt inn i vannføringsmekanismen, redusere energitap og forbedre turbinens effektivitet. Store og mellomstore turbiner bruker ofte metallvolutter med sirkulært tverrsnitt og fallhøyder over 50 m, og trapesformede betongvolutter med tverrsnitt for de under 50 m.
3) Vannføringsmekanisme. Den består vanligvis av et visst antall strømlinjeformede føringsskovler og deres roterende mekanismer jevnt anordnet langs periferien av løpehjulet. Funksjonen er å lede vannstrømmen jevnt inn i løpehjulet, og ved å justere åpningen på føringsskovlen, endre turbinens strømningshastighet for å møte generatorsettets belastningskrav, og den spiller også en rolle i å tette vann når den er helt lukket.
4) Trekkrør. Vannstrømmen ved utløpet av løpehjulet har fortsatt en del av overskuddsenergien som ikke er blitt brukt. Trekkrørets rolle er å gjenvinne denne delen av energien og lede vannet nedstrøms. Trekkrør er delt inn i to typer, rett kjegle og buet. Førstnevnte har en stor energikoeffisient og er generelt egnet for små horisontale og rørformede turbiner; sistnevnte har lavere hydraulisk ytelse enn rette kjegler, men har en mindre gravedybde, og er mye brukt i store og mellomstore motangrepsturbiner.
(2) Klassifisering. I henhold til den aksiale retningen til vannstrømmen gjennom løpehjulet, er slagturbinen delt inn i en Francis-turbin, en diagonalstrømsturbin, en aksialstrømsturbin og en rørformet turbin.
1) Francis-turbin. En Francis-turbin (radial aksialstrømning eller Francis-turbin) er en motangrepsturbin der vann strømmer radielt fra omkretsen av løpehjulet til aksialretningen. Denne typen turbin har et bredt spekter av brukbare trykkhøyder (30–700 m), enkel struktur, lite volum og lav kostnad. Den største Francis-turbinen som er satt i drift i Kina er Ertan vannkraftverk, med en nominell utgangseffekt på 582 MW og en maksimal utgangseffekt på 621 MW.
2) Aksialstrømsturbin. Aksialstrømsturbinen er en motangrepsturbin der vann strømmer inn fra aksialretningen og ut av løpehjulet i aksialretningen. Denne typen turbin er delt inn i to typer: fastbladet type (skruetype) og roterende type (Kaplan-type). Bladene på førstnevnte er faste, og bladene på sistnevnte kan roteres. Vanngjennomstrømningskapasiteten til aksialstrømsturbinen er større enn Francis-turbinens. Fordi bladene på padleturbinen kan endre posisjon med endringer i belastning, har de høyere effektivitet i et bredt spekter av belastningsendringer. Anti-kavitasjonsytelsen og den mekaniske styrken til aksialstrømsturbinen er dårligere enn Francis-turbinens, og strukturen er også mer komplisert. For tiden har den anvendelige trykkhøyden til denne typen turbin nådd 80 m eller mer.
3) Rørformet turbin. Vannstrømmen til denne typen vannturbin strømmer aksialt ut av løpehjulet, og det er ingen rotasjon før og etter løpehjulet. Utnyttelsesområdet for trykkhøyde er 3–20. Flykroppen har fordelene med liten høyde, gode vannstrømningsforhold, høy effektivitet, mindre anleggsarbeid, lave kostnader, ikke behov for spiraler og buede trekkrør, og jo lavere trykkhøyde, desto tydeligere er fordelene.
Rørformede turbiner er delt inn i to typer: full gjennomstrømning og semi-gjennomstrømning i henhold til generatortilkobling og overføringsmodus. Semi-gjennomstrømningsturbiner er videre delt inn i bulbtype, akseltype og akselforlengelsestype. Blant disse er akselforlengelsestypen også delt inn i to typer. Det er skrå akse og horisontal akse. For tiden brukes de mest brukte bulbrørtypene, akselforlengelsestypene og vertikale akseltypene hovedsakelig i små enheter. I de senere årene har akseltypen også blitt brukt i store og mellomstore enheter.
Generatoren i den rørformede akselforlengelsesenheten er installert utenfor vannveien, og generatoren er koblet til turbinen med en lengre, skråstilt aksel eller horisontal aksel. Denne akselforlengelsestypen er enklere enn bulbtypen.
4) Diagonalstrømsturbin. Strukturen og størrelsen på diagonalstrømsturbinen (også kalt diagonal) ligger mellom blandet strømning og aksialstrømning. Hovedforskjellen er at senterlinjen til løpebladene har en viss vinkel i forhold til turbinens senterlinje. På grunn av de strukturelle egenskapene tillates ikke enheten å synke under drift, så en aksial forskyvningssignalbeskyttelsesenhet er installert i den andre strukturen for å forhindre ulykker der bladene og løpebladkammeret kolliderer. Utnyttelseshøyden til diagonalstrømsturbinen er 25–200 m.
Publisert: 19. oktober 2021
