Turbina contraatac este un tip de mașinărie hidraulică care folosește presiunea fluxului de apă pentru a transforma energia apei în energie mecanică.
(1) Structură. Principalele componente structurale ale turbinei de contraatac sunt rotorul, camera de deviere a apei, mecanismul de ghidare a apei și tubul de tiraj.
1) Rotor. Rotorul este o parte a turbinei hidraulice care transformă energia fluxului de apă în energie mecanică rotativă. În funcție de direcția de conversie a energiei apei, structurile rotorului diferitelor turbine de contraatac sunt, de asemenea, diferite. Rotorul turbinei Francis este compus din palete răsucite aerodinamice, coroană și inel inferior și alte componente verticale principale; rotorul turbinei cu flux axial este compus din palete, corpul rotorului și conul de drenaj și alte componente principale: structura rotorului turbinei cu flux diagonal este mai complexă. Unghiul de plasare a paletelor poate fi modificat în funcție de condițiile de lucru și adaptat la deschiderea paletei de ghidare. Linia centrală de rotație a paletei este la un unghi oblic (45°-60°) față de axa turbinei.
2) Cameră de deviere a apei. Funcția sa este de a face ca apa să curgă uniform în mecanismul de ghidare a apei, de a reduce pierderile de energie și de a îmbunătăți eficiența turbinei. Turbinele mari și mijlocii utilizează adesea volute metalice cu secțiune transversală circulară, cu înălțimi de pompare peste 50 m, și volute din beton cu secțiune transversală trapezoidală pentru cele sub 50 m.
3) Mecanismul de ghidare a apei. Acesta este în general compus dintr-un anumit număr de palete de ghidare aerodinamice și mecanismele lor rotative, dispuse uniform pe periferia rotorului. Funcția sa este de a ghida uniform fluxul de apă în rotor și, prin reglarea deschiderii paletei de ghidare, de a modifica debitul turbinei pentru a îndeplini cerințele de sarcină ale grupului generator și, de asemenea, joacă un rol de etanșare a apei atunci când este complet închis.
4) Tub de tiraj. Debitul de apă la ieșirea din rotoare are încă o parte din surplusul de energie care nu a fost utilizată. Rolul tubului de tiraj este de a recupera această parte a energiei și de a evacua apa în aval. Tubul de tiraj este împărțit în două tipuri, con drept și curbat. Primul are un coeficient energetic mare și este în general potrivit pentru turbine orizontale și tubulare mici; cel de-al doilea are performanțe hidraulice mai mici decât conurile drepte, dar are o adâncime de săpare mai mică și este utilizat pe scară largă în turbine de contraatac de dimensiuni mari și medii.
(2) Clasificare. În funcție de direcția axială a curgerii apei prin rotoare, turbina cu impact se împarte în turbine Francis, turbine cu flux diagonal, turbine cu flux axial și turbine tubulare.
1) Turbină Francis. Turbina Francis (cu flux axial radial sau Francis) este o turbină de tip contraatac în care apa curge radial de la circumferința rotorului la direcția axială. Acest tip de turbină are o gamă largă de înălțimi de pompare aplicabile (30-700 m), structură simplă, volum mic și cost redus. Cea mai mare turbină Francis pusă în funcțiune în China este hidrocentrala Ertan, cu o putere nominală de 582 MW și o putere maximă de 621 MW.
2) Turbină cu flux axial. Turbina cu flux axial este o turbină de contraatac în care apa curge din direcția axială și curge din rotoare în direcția axială. Acest tip de turbină este împărțit în două tipuri: tip cu pale fixe (tip șurub) și tip rotativ (tip Kaplan). Palele primei sunt fixe, iar palele celei de-a doua pot fi rotite. Capacitatea de trecere a apei a turbinei cu flux axial este mai mare decât cea a turbinei Francis. Deoarece palele turbinei cu palete își pot schimba poziția odată cu modificările sarcinii, acestea au o eficiență mai mare într-o gamă largă de modificări ale sarcinii. Performanța anticavitație și rezistența mecanică a turbinei cu flux axial sunt mai slabe decât cele ale turbinei Francis, iar structura este, de asemenea, mai complicată. În prezent, înălțimea de pompare aplicabilă acestui tip de turbină a atins 80 m sau mai mult.
3) Turbină tubulară. Fluxul de apă al acestui tip de turbină hidrostatică curge axial din rotoare, fără rotație înainte și după rotoare. Înălțimea de utilizare este de 3-20. Fuselajul are avantajele: înălțime mică, condiții bune de curgere a apei, eficiență ridicată, lucrări reduse de inginerie civilă, cost redus, lipsa spiralelor și a tubulaturii curbate, iar cu cât înălțimea de pompare este mai mică, cu atât avantajele sunt mai evidente.
Turbinele tubulare sunt împărțite în două tipuri: cu flux complet și cu flux semi-trans, în funcție de conexiunea generatorului și de modul de transmisie. Turbinele cu flux semi-trans sunt împărțite în continuare în două tipuri: tip bulb, tip arbore și tip extensie arbore. Printre acestea, tipul cu extensie arbore este, de asemenea, împărțit în două tipuri. Există axe oblice și axe orizontale. În prezent, cele mai utilizate tipuri tubulare cu bulb, tip extensie arbore și tip arbore vertical sunt utilizate în principal în unități mici. În ultimii ani, tipurile cu arbore au fost utilizate și în unități mari și mijlocii.
Generatorul unității tubulare cu extensie de arbore este instalat în afara căii navigabile, iar generatorul este conectat la turbină cu un arbore înclinat mai lung sau un arbore orizontal. Această structură de tip extensie de arbore este mai simplă decât cea de tip bulb.
4) Turbină cu flux diagonal. Structura și dimensiunea turbinei cu flux diagonal (numită și diagonală) se situează între fluxul mixt și fluxul axial. Principala diferență constă în faptul că linia centrală a palelor rotorului se află la un anumit unghi față de linia centrală a turbinei. Datorită caracteristicilor structurale, unitatea nu se scufundă în timpul funcționării, așadar în a doua structură este instalat un dispozitiv de protecție a semnalului de deplasare axială pentru a preveni accidentele în care palele și camera rotorului se ciocnesc. Intervalul de înălțime de utilizare a turbinei cu flux diagonal este de 25～200 m.
Data publicării: 19 oct. 2021
