Turbina reakcyjna to rodzaj maszyny hydraulicznej, która zamienia energię hydrauliczną na energię mechaniczną wykorzystując ciśnienie przepływu wody.
(1) Struktura. Główne elementy strukturalne turbiny reakcyjnej obejmują wirnik, komorę wylotową, mechanizm prowadzenia wody i rurę ssącą.
1) Wirnik. Wirnik jest elementem turbiny hydraulicznej, który zamienia energię przepływu wody na energię mechaniczną obrotową. Zgodnie z różnymi kierunkami konwersji energii wody, struktury wirników różnych turbin reakcyjnych są również różne. Wirnik turbiny Francisa składa się z opływowych skręconych łopatek, korony koła i dolnego pierścienia; Wirnik turbiny o przepływie osiowym składa się z łopatek, korpusu wirnika, stożka wylotowego i innych głównych komponentów: struktura wirnika turbiny o przepływie skośnym jest złożona. Kąt umieszczenia łopatek może się zmieniać w zależności od warunków pracy i odpowiadać otwarciu łopatki kierującej. Linia środkowa obrotu łopatek tworzy kąt ukośny (45 ° ~ 60 °) z osią turbiny.
2) Komora przepływu. Jej funkcją jest równomierny przepływ wody do mechanizmu prowadzenia wody, zmniejszenie strat energii i poprawa wydajności turbiny hydraulicznej. Metalowa obudowa spiralna o przekroju kołowym jest często stosowana w przypadku dużych i średnich turbin hydraulicznych o wysokości podnoszenia wody powyżej 50 m, a betonowa obudowa spiralna o przekroju trapezowym jest często stosowana w przypadku turbin o wysokości podnoszenia wody poniżej 50 m.
3) Mechanizm prowadzenia wody. Zazwyczaj składa się z pewnej liczby opływowych łopatek kierowniczych i ich mechanizmów obrotowych równomiernie rozmieszczonych na obwodzie wirnika. Jego funkcją jest równomierne kierowanie przepływu wody do wirnika i zmiana przepływu przez turbinę hydrauliczną poprzez regulację otwarcia łopatki kierowniczej, tak aby spełnić wymagania obciążenia agregatu prądotwórczego. Pełni również rolę uszczelnienia wodnego, gdy jest całkowicie zamknięty.
4) Rura ssąca. Część pozostałej energii w przepływie wody na wylocie kanału nie została wykorzystana. Funkcją rury ssącej jest odzyskiwanie tej energii i odprowadzanie wody w dół. Rurę ssącą można podzielić na kształt stożka prostego i kształt zakrzywiony. Pierwszy ma duży współczynnik energii i jest ogólnie odpowiedni dla małych turbin poziomych i rurowych; Chociaż wydajność hydrauliczna drugiego nie jest tak dobra jak stożka prostego, głębokość wykopu jest niewielka i jest szeroko stosowana w dużych i średnich turbinach reakcyjnych.
,
(2) Klasyfikacja. Turbina reakcyjna dzieli się na turbinę Francisa, turbinę diagonalną, turbinę osiową i turbinę rurową według kierunku przepływu wody przechodzącej przez powierzchnię wału wirnika.
1) Turbina Francisa. Turbina Francisa (przepływ promieniowo-osiowy lub Francis) jest rodzajem turbiny reakcyjnej, w której woda przepływa promieniowo wokół wirnika i osiowo. Ten rodzaj turbiny ma szeroki zakres stosowanego ciśnienia (30 ~ 700 m), prostą konstrukcję, małą objętość i niski koszt. Największą turbiną Francisa, która została uruchomiona w Chinach, jest turbina elektrowni wodnej Ertan o mocy znamionowej 582 MW i maksymalnej mocy wyjściowej 621 MW.
2) Turbina przepływowa osiowa. Turbina przepływowa osiowa to rodzaj turbiny reakcyjnej, w której woda przepływa osiowo do i z wirnika. Ten rodzaj turbiny dzieli się na typ ze stałym śmigłem (typ ze śmigłem śrubowym) i typ ze śmigłem obrotowym (typ Kaplana). Łopatki pierwszego są nieruchome, a łopatki drugiego mogą się obracać. Wydajność rozładowania turbiny przepływowej osiowej jest większa niż turbiny Francisa. Ponieważ położenie łopatek wirnika turbiny może się zmieniać wraz ze zmianą obciążenia, ma ona wysoką wydajność w szerokim zakresie zmian obciążenia. Odporność na kawitację i wytrzymałość mechaniczna turbiny przepływowej osiowej są gorsze niż turbiny Francisa, a jej konstrukcja jest również bardziej złożona. Obecnie stosowalna wysokość podnoszenia tego rodzaju turbiny osiągnęła ponad 80 m.
3) Turbina rurowa. Przepływ wody w tego typu turbinie odbywa się osiowo od przepływu osiowego do wirnika, a przed i za wirnikiem nie ma obrotu. Zakres wysokości użytkowej wynosi 3 ~ 20. Ma zalety małej wysokości kadłuba, dobrych warunków przepływu wody, wysokiej wydajności, małej ilości prac inżynieryjnych, niskich kosztów, braku spirali i zakrzywionej rury ssącej, a im niższa wysokość ciśnienia wody, tym bardziej oczywiste są jej zalety.
Zgodnie z trybem połączenia i transmisji generatora, turbina rurowa jest podzielona na typ rurowy i typ półrurowy. Typ półrurowy jest dalej podzielony na typ bulb, typ wału i typ przedłużenia wału, wśród których typ przedłużenia wału jest podzielony na wał pochyły i wał poziomy. Obecnie najszerzej stosowane są typ bulb rurowy, typ przedłużenia wału i typ wału, które są najczęściej używane w małych jednostkach. W ostatnich latach typ wału jest również używany w dużych i średnich jednostkach.
Generator jednostki rurowej z przedłużeniem osiowym jest instalowany poza kanałem wodnym, a generator jest połączony z turbiną wodną za pomocą długiego pochylonego wału lub poziomego wału. Konstrukcja tego typu przedłużenia wału jest prostsza niż typu bulb.
4) Turbina o przepływie diagonalnym. Struktura i rozmiar turbiny o przepływie diagonalnym (znanej również jako diagonalna) są pomiędzy turbiną Francisa a turbiną o przepływie osiowym. Główną różnicą jest to, że linia środkowa łopatki wirnika znajduje się pod pewnym kątem do linii środkowej turbiny. Ze względu na cechy konstrukcyjne, jednostka nie może opadać podczas pracy, więc urządzenie zabezpieczające sygnał przemieszczenia osiowego jest zainstalowane w drugiej strukturze, aby zapobiec kolizji między łopatką a komorą wirnika. Zakres wysokości podnoszenia turbiny o przepływie diagonalnym wynosi 25 ~ 200 m.
Obecnie największa moc wyjściowa pojedynczej turbiny spadowej na świecie wynosi 215 MW (były Związek Radziecki), a najwyższa wykorzystana wysokość podnoszenia wynosi 136 m (Japonia).
Czas publikacji: 01-09-2021
