Реактивная турбина — это разновидность гидравлической машины, которая преобразует гидравлическую энергию в механическую, используя давление потока воды.
(1) Структура. Основные структурные компоненты реактивной турбины включают рабочее колесо, камеру подвода, водонаправляющий механизм и отсасывающую трубу.
1) Рабочее колесо. Рабочее колесо является компонентом гидравлической турбины, который преобразует энергию потока воды во вращательную механическую энергию. В соответствии с различными направлениями преобразования энергии воды, структуры рабочих колес различных реактивных турбин также различаются. Рабочее колесо турбины Фрэнсиса состоит из обтекаемых скрученных лопаток, венца колеса и нижнего кольца; Рабочее колесо осевой турбины состоит из лопаток, корпуса рабочего колеса, выпускного конуса и других основных компонентов: структура рабочего колеса наклонной турбины сложна. Угол расположения лопаток может меняться в зависимости от условий работы и соответствовать открытию направляющего аппарата. Центральная линия вращения лопаток образует косой угол (45 ° ~ 60 °) с осью турбины.
2) Подводящая камера. Ее функция заключается в том, чтобы равномерно подавать воду в водонаправляющий механизм, снижать потери энергии и повышать эффективность гидротурбины. Металлический спиральный корпус с круглым сечением часто используется для больших и средних гидротурбин с напором воды более 50 м, а бетонный спиральный корпус с трапециевидным сечением часто используется для турбин с напором воды менее 50 м.
3) Механизм направления воды. Он обычно состоит из определенного количества обтекаемых направляющих лопаток и их вращающихся механизмов, равномерно расположенных по периферии рабочего колеса. Его функция заключается в равномерном направлении потока воды к рабочему колесу и изменении сквозного потока гидравлической турбины путем регулировки открытия направляющей лопатки, чтобы соответствовать требованиям нагрузки генераторного агрегата. Он также играет роль гидроизоляции, когда он полностью закрыт.
4) Отсасывающая труба. Часть оставшейся энергии в потоке воды на выходе из рабочего колеса не была использована. Функция отсасывающей трубы заключается в рекуперации этой энергии и сбросе воды вниз по течению. Отсасывающую трубу можно разделить на форму прямого конуса и изогнутую форму. Первая имеет большой энергетический коэффициент и, как правило, подходит для небольших горизонтальных и трубчатых турбин; хотя гидравлические характеристики последней не так хороши, как у прямого конуса, глубина выемки невелика, и она широко используется в больших и средних реактивных турбинах.
,
(2) Классификация. Реактивная турбина делится на турбину Фрэнсиса, диагональную турбину, осевую турбину и трубчатую турбину в зависимости от направления потока воды, проходящего через поверхность вала рабочего колеса.
1) Турбина Фрэнсиса. Турбина Фрэнсиса (радиально-осевой поток или Фрэнсис) — это разновидность реактивной турбины, в которой вода течет радиально вокруг рабочего колеса и течет аксиально. Этот тип турбины имеет широкий диапазон применимого напора (30 ~ 700 м), простую конструкцию, небольшой объем и низкую стоимость. Самая большая турбина Фрэнсиса, введенная в эксплуатацию в Китае, — это турбина гидроэлектростанции Эртан с номинальной выходной мощностью 582 МВт и максимальной выходной мощностью 621 МВт.
2) Осевая турбина. Осевая турбина — это разновидность реактивной турбины, в которой вода втекает в рабочее колесо и вытекает из него аксиально. Этот тип турбины делится на тип с фиксированным винтом (винтовой тип) и тип с вращающимся винтом (тип Каплана). Лопасти первой фиксированы, а лопасти второй могут вращаться. Пропускная способность осевой турбины больше, чем у турбины Фрэнсиса. Поскольку положение лопасти роторной турбины может меняться с изменением нагрузки, она имеет высокую эффективность в большом диапазоне изменения нагрузки. Кавитационная стойкость и механическая прочность осевой турбины хуже, чем у турбины Фрэнсиса, а ее конструкция также более сложная. В настоящее время применимый напор этого типа турбины достиг более 80 м.
3) Трубчатая турбина. Поток воды в этом типе турбины течет аксиально от осевого потока к рабочему колесу, и нет вращения до и после рабочего колеса. Диапазон напора использования составляет 3 ~ 20. Он имеет такие преимущества, как небольшая высота фюзеляжа, хорошие условия потока воды, высокая эффективность, низкое количество гражданского строительства, низкая стоимость, отсутствие улитки и изогнутой отсасывающей трубы, и чем ниже напор воды, тем более очевидны его преимущества.
В зависимости от соединения и способа передачи генератора трубчатая турбина делится на полностью трубчатый тип и полутрубчатый тип. Полутрубчатый тип далее делится на тип с луковицей, тип с валом и тип с удлинением вала, среди которых тип с удлинением вала делится на наклонный вал и горизонтальный вал. В настоящее время наиболее широко используются тип с луковицей, тип с удлинением вала и тип с валом, которые в основном используются для небольших агрегатов. В последние годы тип с валом также используется для крупных и средних агрегатов.
Генератор трубчатого блока осевого расширения устанавливается снаружи водного канала, а генератор соединяется с водяной турбиной длинным наклонным валом или горизонтальным валом. Конструкция этого типа расширения вала проще, чем у типа бульбы.
4) Турбина с диагональным потоком. Структура и размер турбины с диагональным потоком (также известной как диагональная) находятся между турбиной Фрэнсиса и осевым потоком. Основное отличие заключается в том, что центральная линия лопасти рабочего колеса находится под определенным углом к центральной линии турбины. Благодаря структурным характеристикам агрегат не может опускаться во время работы, поэтому во второй конструкции установлено устройство защиты сигнала осевого смещения, чтобы предотвратить столкновение лопасти с камерой рабочего колеса. Диапазон использования напора турбины с диагональным потоком составляет 25 ~ 200 м.
В настоящее время наибольшая в мире номинальная выходная мощность единичного агрегата наклонной турбины составляет 215 МВт (бывший Советский Союз), а наибольший эксплуатационный напор — 136 м (Япония).
Время публикации: 01.09.2021
