ප්‍රතිප්‍රහාරක ටර්බයින උත්පාදක යන්ත්‍රයේ ජල ඇතුල්වීමේ ප්‍රවාහයේ ක්‍රියාකාරී මූලධර්මය සහ ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණ

ප්‍රතිප්‍රහාරක ටර්බයිනය යනු ජල ශක්තිය යාන්ත්‍රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා ජල ප්‍රවාහයේ පීඩනය භාවිතා කරන හයිඩ්‍රොලික් යන්ත්‍රෝපකරණ වර්ගයකි.

(1) ව්‍යුහය. ප්‍රතිප්‍රහාරක ටර්බයිනයේ ප්‍රධාන ව්‍යුහාත්මක සංරචක වන්නේ ධාවකය, ජල හැරවුම් කුටිය, ජල මාර්ගෝපදේශක යාන්ත්‍රණය සහ කෙටුම්පත් නළයයි.
1) ධාවකය. ධාවකය යනු ජල ප්‍රවාහයේ ශක්තිය භ්‍රමණය වන යාන්ත්‍රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කරන ජල ටර්බයිනයේ කොටසකි. ජල ශක්ති පරිවර්තනයේ දිශාව අනුව, විවිධ ප්‍රතිප්‍රහාරක ටර්බයිනවල ධාවන ව්‍යුහයන් ද වෙනස් වේ. ෆ්‍රැන්සිස් ටර්බයින ධාවකය විධිමත් ඇඹරුණු තල, ඔටුන්න සහ පහළ වළල්ල සහ අනෙකුත් ප්‍රධාන සිරස් සංරචක වලින් සමන්විත වේ; අක්ෂීය ප්‍රවාහ ටර්බයින ධාවකය තල, ධාවන ශරීරය සහ කාණු කේතුව සහ අනෙකුත් ප්‍රධාන සංරචක වලින් සමන්විත වේ: විකර්ණ ප්‍රවාහ ටර්බයින ධාවන ව්‍යුහය වඩාත් සංකීර්ණ වේ. තල ස්ථානගත කිරීමේ කෝණය වැඩ කරන තත්වයන් සමඟ වෙනස් කළ හැකි අතර මාර්ගෝපදේශක වේන් විවරය සමඟ ගැලපේ. තල භ්‍රමණ මධ්‍ය රේඛාව ටර්බයිනයේ අක්ෂයට ආනත කෝණයකින් (45°-60°) ඇත.
2) ජල හැරවුම් කුටිය. එහි කාර්යය වන්නේ ජල මාර්ගෝපදේශක යාන්ත්‍රණයට ජලය ඒකාකාරව ගලා යාම, බලශක්ති අලාභය අඩු කිරීම සහ ටර්බයිනයේ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීමයි. විශාල සහ මධ්‍යම ප්‍රමාණයේ ටර්බයින බොහෝ විට මීටර් 50 ට වැඩි හිස් සහිත රවුම් හරස්කඩ ලෝහ වෝල්ටීයතා සහ මීටර් 50 ට අඩු ඒවා සඳහා ට්‍රැපෙසොයිඩ් හරස්කඩ කොන්ක්‍රීට් වෝල්ටීයතා භාවිතා කරයි.
3) ජල මාර්ගෝපදේශක යාන්ත්‍රණය. එය සාමාන්‍යයෙන් නිශ්චිත සංඛ්‍යාවක් විධිමත් මාර්ගෝපදේශක වෑන් වලින් සමන්විත වන අතර ඒවායේ භ්‍රමණ යාන්ත්‍රණයන් ධාවකයාගේ පරිධියේ ඒකාකාරව සකසා ඇත. එහි කාර්යය වන්නේ ධාවකය තුළට ජල ප්‍රවාහය ඒකාකාරව යොමු කිරීම සහ මාර්ගෝපදේශක වෑන් විවෘත කිරීම සකස් කිරීමෙන්, උත්පාදක කට්ටලයේ බර අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා ටර්බයිනයේ ප්‍රවාහ අනුපාතය වෙනස් කිරීම වන අතර, එය සම්පූර්ණයෙන්ම වසා දැමූ විට ජලය මුද්‍රා තැබීමේ කාර්යභාරයක් ද ඉටු කරයි.
4) කෙටුම්පත් නළය. ධාවකයාගේ පිටවන ස්ථානයේ ඇති ජල ප්‍රවාහයේ තවමත් භාවිතා කර නොමැති අතිරික්ත ශක්තියෙන් කොටසක් ඇත. කෙටුම්පත් නළයේ කාර්යභාරය වන්නේ මෙම ශක්තියේ කොටස නැවත ලබා ගැනීම සහ ජලය පහළට මුදා හැරීමයි. කෙටුම්පත් නළය සෘජු කේතුවක් සහ වක්‍ර ලෙස වර්ග දෙකකට බෙදා ඇත. පළමුවැන්න විශාල ශක්ති සංගුණකයක් ඇති අතර සාමාන්‍යයෙන් කුඩා තිරස් සහ නල ටර්බයින සඳහා සුදුසු වේ; දෙවැන්න සෘජු කේතු වලට වඩා අඩු හයිඩ්‍රොලික් කාර්ය සාධනයක් ඇති නමුත් කුඩා කැණීම් ගැඹුරක් ඇති අතර විශාල සහ මධ්‍යම ප්‍රමාණයේ ප්‍රතිප්‍රහාර ටර්බයිනවල බහුලව භාවිතා වේ.

(2) වර්ගීකරණය. ධාවකය හරහා ජල ප්‍රවාහයේ අක්ෂීය දිශාවට අනුව, බලපෑම් ටර්බයිනය ෆ්‍රැන්සිස් ටර්බයිනයක්, විකර්ණ ප්‍රවාහ ටර්බයිනයක්, අක්ෂීය ප්‍රවාහ ටර්බයිනයක් සහ නල ටර්බයිනයක් ලෙස බෙදා ඇත.
1) ෆ්‍රැන්සිස් ටර්බයිනය. ෆ්‍රැන්සිස් (රේඩියල් අක්ෂීය ප්‍රවාහය හෝ ෆ්‍රැන්සිස්) ටර්බයිනය යනු ප්‍රති-ප්‍රහාරක ටර්බයිනයක් වන අතර එහි ජලය ධාවකයාගේ වට ප්‍රමාණයේ සිට අක්ෂීය දිශාවට රේඩියල් ලෙස ගලා යයි. මෙම වර්ගයේ ටර්බයිනයට පුළුල් පරාසයක අදාළ හිස් (මීටර් 30-700), සරල ව්‍යුහය, කුඩා පරිමාව සහ අඩු පිරිවැය ඇත. චීනයේ ක්‍රියාත්මක කර ඇති විශාලතම ෆ්‍රැන්සිස් ටර්බයිනය වන්නේ මෙගාවොට් 582 ක ශ්‍රේණිගත නිමැවුම් බලයක් සහ මෙගාවොට් 621 ක උපරිම නිමැවුම් බලයක් සහිත එර්ටන් ජල විදුලි බලාගාරයයි.
2) අක්ෂීය ප්‍රවාහ ටර්බයිනය. අක්ෂීය ප්‍රවාහ ටර්බයිනය යනු ප්‍රතිප්‍රහාරක ටර්බයිනයක් වන අතර එහි ජලය අක්ෂීය දිශාවෙන් ගලා ගොස් ධාවකයෙන් පිටතට අක්ෂීය දිශාවට ගලා යයි. මෙම වර්ගයේ ටර්බයිනය වර්ග දෙකකට බෙදා ඇත: ස්ථාවර-තල වර්ගය (ඉස්කුරුප්පු වර්ගය) සහ භ්‍රමණ වර්ගය (කැප්ලාන් වර්ගය). පළමු තල සවි කර ඇති අතර, දෙවැන්නෙහි තල භ්‍රමණය කළ හැකිය. අක්ෂීය ප්‍රවාහ ටර්බයිනයේ ජලය ගමන් කිරීමේ ධාරිතාව ෆ්‍රැන්සිස් ටර්බයිනයට වඩා වැඩිය. පැඩල් ටර්බයිනයේ තල බරෙහි වෙනස්කම් සමඟ ස්ථානය වෙනස් කළ හැකි බැවින්, පුළුල් පරාසයක බර වෙනස්වීම් වලදී ඒවාට ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් ඇත. අක්ෂීය ප්‍රවාහ ටර්බයිනයේ ප්‍රති-කුහර ක්‍රියාකාරිත්වය සහ යාන්ත්‍රික ශක්තිය ෆ්‍රැන්සිස් ටර්බයිනයට වඩා නරක වන අතර ව්‍යුහය ද වඩාත් සංකීර්ණ වේ. වර්තමානයේ, මෙම වර්ගයේ ටර්බයිනයේ අදාළ හිස මීටර් 80 ක් හෝ ඊට වැඩි වී ඇත.
3) නල ටර්බයිනය. මෙම වර්ගයේ ජල ටර්බයිනයක ජල ප්‍රවාහය ධාවකයෙන් අක්ෂීයව ගලා යන අතර ධාවකයට පෙර සහ පසු භ්‍රමණයක් නොමැත. උපයෝගිතා හිස පරාසය 3-20 කි. . බඳෙහි වාසි වන්නේ කුඩා උස, හොඳ ජල ප්‍රවාහ තත්ත්වයන්, ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව, අඩු සිවිල් ඉංජිනේරු විද්‍යාව, අඩු පිරිවැය, වෝල්ටීයතා සහ වක්‍ර කෙටුම්පත් නල අවශ්‍ය නොවීම සහ හිස අඩු වන තරමට වාසි වඩාත් පැහැදිලි වේ.
උත්පාදක සම්බන්ධතාවය සහ සම්ප්‍රේෂණ මාදිලිය අනුව නල ටර්බයින වර්ග දෙකකට බෙදා ඇත: සම්පූර්ණ-හරහා-ප්‍රවාහය සහ අර්ධ-හරහා-ප්‍රවාහය. අර්ධ-හරහා-ප්‍රවාහ ටර්බයින තවදුරටත් බල්බ වර්ගය, පතුවළ වර්ගය සහ පතුවළ දිගු කිරීමේ වර්ගය ලෙස බෙදා ඇත. ඒවා අතර, පතුවළ දිගු කිරීමේ වර්ගය ද වර්ග දෙකකට බෙදා ඇත. ආනත අක්ෂය සහ තිරස් අක්ෂය ඇත. වර්තමානයේ, බහුලව භාවිතා වන බල්බ නල වර්ගය, පතුවළ දිගු කිරීමේ වර්ගය සහ සිරස් පතුවළ වර්ගය බොහෝ විට කුඩා ඒකකවල භාවිතා වේ. මෑත වසරවලදී, පතුවළ වර්ගය විශාල සහ මධ්‍යම ප්‍රමාණයේ ඒකකවල ද භාවිතා කර ඇත.
පතුවළ දිගු කිරීමේ නල ඒකකයේ උත්පාදක යන්ත්‍රය ජල මාර්ගයෙන් පිටත ස්ථාපනය කර ඇති අතර, උත්පාදක යන්ත්‍රය දිගු ආනත පතුවළක් හෝ තිරස් පතුවළක් සමඟ ටර්බයිනයට සම්බන්ධ කර ඇත. මෙම පතුවළ දිගු කිරීමේ වර්ගයේ ව්‍යුහය බල්බ වර්ගයට වඩා සරල ය.
4) විකර්ණ ප්‍රවාහ ටර්බයිනය. විකර්ණ ප්‍රවාහයේ ව්‍යුහය සහ ප්‍රමාණය (විකර්ණ ලෙසද හැඳින්වේ) ටර්බයිනය මිශ්‍ර ප්‍රවාහය සහ අක්ෂීය ප්‍රවාහය අතර වේ. ප්‍රධාන වෙනස වන්නේ ධාවන තලවල මධ්‍ය රේඛාව ටර්බයිනයේ මධ්‍ය රේඛාවට යම් කෝණයක තිබීමයි. ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණ නිසා, ක්‍රියාත්මක වන විට ඒකකය ගිලී යාමට ඉඩ නොදේ, එබැවින් තල සහ ධාවන කුටිය ගැටෙන අනතුරු වැළැක්වීම සඳහා දෙවන ව්‍යුහය තුළ අක්ෂීය විස්ථාපන සංඥා ආරක්ෂණ උපාංගයක් ස්ථාපනය කර ඇත. විකර්ණ ප්‍රවාහ ටර්බයිනයේ භාවිත හිස පරාසය මීටර් 25～200 කි.