Контратурбина је врста хидрауличне машине која користи притисак воденог тока да би претворила енергију воде у механичку енергију.
(1) Структура. Главне структурне компоненте контратурбине су радно коло, комора за преусмеравање воде, механизам за вођење воде и пропусна цев.
1) Тркало. Тркало је део водне турбине који претвара енергију протока воде у ротациону механичку енергију. У зависности од смера конверзије енергије воде, структуре тркала различитих контратурбина се такође разликују. Тркало Франсисове турбине састоји се од аеродинамичких увијених лопатица, круне и доњег прстена и других главних вертикалних компоненти; тркало аксијалне турбине састоји се од лопатица, тела тркала и одводног конуса и других главних компоненти: структура тркала дијагоналне турбине је сложенија. Угао постављања лопатица може се мењати у зависности од радних услова и усклађивати са отвором водилице. Средишња линија ротације лопатица је под косим углом (45°-60°) у односу на осу турбине.
2) Комора за преусмеравање воде. Њена функција је да обезбеди равномерни ток воде у механизам за вођење воде, смањи губитак енергије и побољша ефикасност турбине. Велике и средње турбине често користе металне спирале кружног попречног пресека са висинама изнад 50 м, а бетонске спирале трапезоидног попречног пресека за оне испод 50 м.
3) Механизам за вођење воде. Генерално се састоји од одређеног броја аеродинамичних усмерних лопатица и њихових ротирајућих механизама равномерно распоређених по ободу радног кола. Његова функција је да равномерно усмерава проток воде у радно коло и, подешавањем отвора усмерних лопатица, мења проток турбине како би се задовољили захтеви оптерећења генераторског агрегата, а такође игра улогу заптивања воде када је потпуно затворен.
4) Пропусна цев. Проток воде на излазу из радног круга и даље садржи део вишка енергије који није искоришћен. Улога пропусне цеви је да поврати овај део енергије и испусти воду низводно. Пропусна цев је подељена на два типа, равну конусну и закривљену. Прва има велики енергетски коефицијент и генерално је погодна за мале хоризонталне и цевасте турбине; друга има ниже хидрауличке перформансе од правих конуса, али има мању дубину копања и широко се користи у великим и средњим контратурбинама.
(2) Класификација. Према аксијалном смеру протока воде кроз радно коло, ударна турбина се дели на Франсисову турбину, турбину са дијагоналним протоком, турбину са аксијалним протоком и цевасту турбину.
1) Франсисова турбина. Франсисова (радијално-аксијална или Франсисова) турбина је турбина са контранападом у којој вода тече радијално од обима радног кола ка аксијалном правцу. Ова врста турбине има широк опсег применљивих висина (30-700 м), једноставну структуру, малу запремину и ниску цену. Највећа Франсисова турбина која је пуштена у рад у Кини је хидроелектрана Ертан, са номиналном излазном снагом од 582 MW и максималном излазном снагом од 621 MW.
2) Аксијална турбина. Аксијална турбина је контратурбина у коју вода улази из аксијалног правца и истиче из радног кола у аксијалном правцу. Овај тип турбине је подељен на два типа: тип са фиксним лопатицама (тип са завртњем) и ротациони тип (тип Каплан). Лопатице прве су фиксне, а лопатице друге се могу ротирати. Капацитет протока воде аксијалне турбине је већи од Франсисове турбине. Пошто лопатице лопатице турбине могу да мењају положај са променама оптерећења, оне имају већу ефикасност у широком опсегу промена оптерећења. Антикавитационе перформансе и механичка чврстоћа аксијалне турбине су лошије од Франсисове турбине, а структура је такође сложенија. Тренутно је применљиви притисак ове врсте турбине достигао 80 м или више.
3) Цеваста турбина. Проток воде код ове врсте водене турбине струји аксијално из клизача и нема ротације пре и после клизача. Опсег корисног притиска је 3-20. Труп авиона има предности мале висине, добрих услова протока воде, високе ефикасности, мање грађевинских инжењерских радова, ниске цене, нема потребе за спиралама и закривљеним цевима за гас, а што је нижи притисак, предности су очигледније.
Цевасте турбине се деле на два типа: потпуно проточне и полупроточне, према повезивању генератора и начину преноса. Полупроточне турбине се даље деле на турбине са сијалицом, турбине са продужетком вратила и турбине са продужетком вратила. Међу њима, и турбине са продужетком вратила се деле на два типа. Постоје турбине са косом осом и турбине са хоризонталном осом. Тренутно се најчешће користе цевасти турбини са сијалицом, турбине са продужетком вратила и турбине са вертикалном осовином, углавном у малим јединицама. Последњих година, турбине са вратилом се користе и у великим и средњим јединицама.
Генератор цевасте јединице за продужење вратила је инсталиран изван пловног пута, а генератор је повезан са турбином преко дужег нагнутог вратила или хоризонталног вратила. Ова структура типа продужетка вратила је једноставнија од типа сијалице.
4) Турбина са дијагоналним протоком. Структура и величина турбине са дијагоналним протоком (такође се назива дијагонална) су између турбине са мешовитим протоком и аксијалним протоком. Главна разлика је у томе што је средишња линија лопатица радног кола под одређеним углом у односу на средишњу линију турбине. Због структурних карактеристика, јединица не сме да потоне током рада, па је у другу структуру уграђен уређај за заштиту од сигнала аксијалног померања како би се спречиле незгоде у којима се лопатице и комору радног кола сударају. Опсег коришћења турбине са дијагоналним протоком је 25～200m.
Време објаве: 19. октобар 2021.
