En reaktionsturbin är en typ av hydraulisk maskin som omvandlar hydraulisk energi till mekanisk energi med hjälp av vattenflödets tryck.
(1) Struktur. De viktigaste strukturella komponenterna i reaktionsturbinen inkluderar löprör, topprännkammare, vattenstyrningsmekanism och sugrör.
1) Löprör. Löpröret är en komponent i en hydraulturbin som omvandlar vattenflödesenergi till roterande mekanisk energi. Beroende på olika vattenenergiomvandlingsriktningar skiljer sig även löprörsstrukturen hos olika reaktionsturbiner. Francisturbinlöpröret består av strömlinjeformade, vridna blad, hjulkrona och nedre ring. Löpröret i en axialflödesturbin består av blad, löprörskropp, utloppskon och andra huvudkomponenter. Strukturen hos en lutande turbinlöprör är komplex. Bladens placeringsvinkel kan ändras med arbetsförhållandena och matcha styrskenans öppning. Bladets rotationscentrumlinje bildar en sned vinkel (45 ° ~ 60 °) med turbinens axel.
2) Överströmningskammare. Dess funktion är att få vattnet att flöda jämnt till vattenledarmekanismen, minska energiförluster och förbättra effektiviteten hos hydraulturbiner. Metallspiralhölje med cirkulär sektion används ofta för stora och medelstora hydraulturbiner med vattenhöjd över 50 m, och betongspiralhölje med trapetsformad sektion används ofta för turbiner med vattenhöjd under 50 m.
3) Vattenledarmekanism. Den består vanligtvis av ett antal strömlinjeformade ledskovlar och deras roterande mekanismer som är jämnt anordnade längs löparens periferi. Dess funktion är att styra vattenflödet jämnt till löparens periferi och ändra den hydrauliska turbinens genomflöde genom att justera ledskovlens öppning för att uppfylla generatorenhetens belastningskrav. Den fungerar också som vattentätning när den är helt stängd.
4) Dragrör. En del av den återstående energin i vattenflödet vid löprörets utlopp har inte utnyttjats. Dragrörets funktion är att återvinna denna energi och leda ut vattnet nedströms. Dragröret kan delas in i rak konform och krökt form. Den förra har en hög energikoefficient och är generellt lämplig för små horisontella och rörformiga turbiner. Även om den hydrauliska prestandan hos den senare inte är lika bra som hos den raka konen, är grävdjupet litet och det används ofta i stora och medelstora reaktionsturbiner.
,
(2) Klassificering. Reaktionsturbinen är indelad i Francisturbin, diagonalturbin, axialturbin och rörturbin beroende på vattenflödets riktning som passerar genom löprörets axelyta.
1) Francisturbin. En Francisturbin (radiell axialströmningsturbin eller Francisturbin) är en typ av reaktionsturbin där vatten flödar radiellt runt löpröret och axiellt. Denna typ av turbin har ett brett utbud av tillämplig tryckhöjd (30 ~ 700 m), enkel struktur, liten volym och låg kostnad. Den största Francisturbinen som har tagits i drift i Kina är turbinen från Ertan vattenkraftverk, med en nominell utgångseffekt på 582 MW och en maximal utgångseffekt på 621 MW.
2) Axialflödesturbin. Axialflödesturbinen är en typ av reaktionsturbin där vatten flödar axiellt in i och ut ur löpröret. Denna typ av turbin är indelad i fast propellertyp (skruvpropellertyp) och roterande propellertyp (Kaplan-typ). Bladen på den förra är fasta och bladen på den senare kan rotera. Utloppskapaciteten för axialflödesturbiner är större än för Francisturbiner. Eftersom rotorturbinens bladposition kan ändras med belastningsförändringar har den hög verkningsgrad inom ett stort belastningsområde. Kavitationsmotståndet och den mekaniska hållfastheten hos axialflödesturbiner är sämre än för Francisturbiner, och strukturen är också mer komplex. För närvarande har den tillämpliga tryckhöjden för denna typ av turbin nått mer än 80 m.
3) Rörformad turbin. Vattenflödet i denna typ av turbin strömmar axiellt från det axiella flödet till löpröret, och det sker ingen rotation före och efter löpröret. Utnyttjandehöjden är 3 ~ 20. Den har fördelarna med liten flygkroppshöjd, goda vattenflödesförhållanden, hög effektivitet, låg anläggningsmängd, låg kostnad, ingen spiral och böjd dragrör, och ju lägre vattentrycket är, desto tydligare är dess fördelar.
Beroende på generatorns anslutnings- och transmissionsläge delas rörformiga turbiner in i helrörformad typ och halvrörformad typ. Halvrörformad typ delas vidare in i bulbtyp, axeltyp och axelförlängningstyp, bland vilka axelförlängningstypen delas in i lutande axel och horisontell axel. För närvarande är de mest använda bulbformade turbinerna, axelförlängningstyper och axeltyper, vilka oftast används för små enheter. På senare år har axeltypen även använts för stora och medelstora enheter.
Generatorn i den axiella förlängningsrörformiga enheten är installerad utanför vattenkanalen, och generatorn är ansluten till vattenturbinen med en lång lutande axel eller horisontell axel. Strukturen hos denna axelförlängningstyp är enklare än den hos bulbtypen.
4) Diagonalflödesturbin. Strukturen och storleken på diagonalflödesturbiner (även kända som diagonal) ligger mellan Francis- och axialflöde. Den största skillnaden är att mittlinjen på löpbladet har en viss vinkel i förhållande till turbinens mittlinje. På grund av de strukturella egenskaperna får enheten inte sjunka under drift, så en skyddsanordning för axialförskjutningssignalen är installerad i den andra strukturen för att förhindra kollision mellan bladet och löpkammaren. Användningshöjdsintervallet för diagonalflödesturbiner är 25 ~ 200 m.
För närvarande är den största nominella utgångseffekten för en lutande fallturbin i världen 215 MW (fd Sovjetunionen), och den högsta utnyttjandehöjden är 136 m (Japan).
Publiceringstid: 1 september 2021
