หลักการทำงานของการไหลและลักษณะโครงสร้างของเครื่องกำเนิดไฮโดรเจนปฏิกิริยา

กังหันปฏิกิริยาคือเครื่องจักรไฮดรอลิกชนิดหนึ่งที่แปลงพลังงานไฮดรอลิกเป็นพลังงานกลโดยใช้แรงดันของการไหลของน้ำ

(1) โครงสร้าง ส่วนประกอบโครงสร้างหลักของกังหันปฏิกิริยา ได้แก่ รันเนอร์ ห้องเฮดเรซ กลไกการนำน้ำ และท่อร่าง
1) รันเนอร์ รันเนอร์เป็นส่วนประกอบของกังหันไฮดรอลิกที่แปลงพลังงานการไหลของน้ำเป็นพลังงานกลหมุน ตามทิศทางการแปลงพลังงานน้ำที่แตกต่างกัน โครงสร้างรันเนอร์ของกังหันปฏิกิริยาต่างๆ ก็แตกต่างกันเช่นกัน รันเนอร์กังหันฟรานซิสประกอบด้วยใบพัดบิดแบบเส้นตรง มงกุฎล้อ และวงแหวนล่าง รันเนอร์ของกังหันไหลตามแนวแกนประกอบด้วยใบพัด ตัวรันเนอร์ กรวยระบายน้ำ และส่วนประกอบหลักอื่นๆ โครงสร้างของรันเนอร์กังหันไหลเอียงมีความซับซ้อน มุมการวางใบพัดสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามสภาพการทำงานและตรงกับการเปิดของใบพัดนำทาง เส้นศูนย์กลางการหมุนของใบพัดสร้างมุมเฉียง (45 ° ~ 60 °) กับแกนของกังหัน
2) ห้องเฮดเรซ มีหน้าที่ทำให้การไหลของน้ำสม่ำเสมอไปยังกลไกการนำน้ำ ลดการสูญเสียพลังงาน และปรับปรุงประสิทธิภาพของกังหันน้ำ ตัวเรือนเกลียวโลหะที่มีหน้าตัดเป็นวงกลมมักใช้สำหรับกังหันน้ำขนาดใหญ่และขนาดกลางที่มีหัวน้ำสูงกว่า 50 ม. และตัวเรือนเกลียวคอนกรีตที่มีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมูมักใช้สำหรับกังหันน้ำที่มีหัวน้ำต่ำกว่า 50 ม.
3) กลไกการนำน้ำ โดยทั่วไปประกอบด้วยใบพัดนำน้ำรูปทรงเพรียวลมจำนวนหนึ่งและกลไกการหมุนที่จัดวางอย่างสม่ำเสมอบนขอบของรางน้ำ หน้าที่ของกลไกนี้คือการนำน้ำไหลไปยังรางน้ำอย่างสม่ำเสมอ และเปลี่ยนการไหลผ่านของกังหันน้ำโดยการปรับการเปิดของใบพัดนำน้ำ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการรับน้ำหนักของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นอกจากนี้ กลไกนี้ยังทำหน้าที่ปิดผนึกน้ำเมื่อปิดสนิทอีกด้วย
4) ท่อร่าง ส่วนหนึ่งของพลังงานที่เหลือในกระแสน้ำที่ทางออกของรางน้ำไม่ได้ถูกนำไปใช้ หน้าที่ของท่อร่างคือการกู้คืนพลังงานนี้และระบายน้ำลงสู่ปลายน้ำ ท่อร่างสามารถแบ่งออกได้เป็นรูปทรงกรวยตรงและรูปทรงโค้ง แบบแรกมีค่าสัมประสิทธิ์พลังงานสูงและเหมาะสำหรับกังหันแนวนอนและแบบท่อขนาดเล็กโดยทั่วไป แม้ว่าประสิทธิภาพการทำงานของระบบไฮดรอลิกของแบบหลังจะไม่ดีเท่าทรงกรวยตรง แต่ความลึกในการขุดก็เล็ก และใช้กันอย่างแพร่หลายในกังหันปฏิกิริยาขนาดใหญ่และขนาดกลาง

,

(2) การจำแนกประเภท กังหันปฏิกิริยาแบ่งออกเป็นกังหันฟรานซิส กังหันแนวทแยง กังหันแนวแกน และกังหันท่อ ตามทิศทางการไหลของน้ำที่ผ่านผิวเพลาของรันเนอร์
1) กังหันฟรานซิส กังหันฟรานซิส (การไหลแบบแนวแกนรัศมีหรือฟรานซิส) เป็นกังหันปฏิกิริยาชนิดหนึ่งที่น้ำไหลในแนวรัศมีรอบรางน้ำและไหลในแนวแกน กังหันประเภทนี้มีช่วงความดันที่ใช้งานได้กว้าง (30 ~ 700 ม.) โครงสร้างเรียบง่าย ปริมาณน้อย และต้นทุนต่ำ กังหันฟรานซิสที่ใหญ่ที่สุดที่นำมาใช้งานในประเทศจีนคือกังหันของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ Ertan ซึ่งมีกำลังส่งออกที่กำหนด 582mW และกำลังส่งออกสูงสุด 621 MW
2) กังหันไหลตามแนวแกน กังหันไหลตามแนวแกนเป็นกังหันปฏิกิริยาชนิดหนึ่งที่น้ำไหลเข้าและออกจากรางวิ่งตามแนวแกน กังหันประเภทนี้แบ่งออกเป็นประเภทใบพัดคงที่ (ประเภทใบพัดสกรู) และประเภทใบพัดหมุน (ประเภท Kaplan) ใบพัดของกังหันแบบแรกจะคงที่และใบพัดของแบบหลังสามารถหมุนได้ ความสามารถในการระบายน้ำของกังหันไหลตามแนวแกนนั้นมากกว่ากังหันฟรานซิส เนื่องจากตำแหน่งใบพัดของกังหันโรเตอร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามการเปลี่ยนแปลงของโหลด จึงมีประสิทธิภาพสูงในช่วงการเปลี่ยนแปลงโหลดที่กว้าง ความต้านทานการเกิดโพรงอากาศและความแข็งแรงเชิงกลของกังหันไหลตามแนวแกนนั้นแย่กว่ากังหันฟรานซิส และโครงสร้างก็ซับซ้อนกว่าด้วย ปัจจุบัน ส่วนหัวที่ใช้งานได้ของกังหันประเภทนี้มีมากกว่า 80 เมตร
3) กังหันแบบท่อ การไหลของน้ำของกังหันประเภทนี้จะไหลตามแนวแกนจากการไหลตามแนวแกนไปยังรางน้ำ และไม่มีการหมุนก่อนและหลังรางน้ำ ช่วงการใช้หัวกังหันคือ 3 ~ 20.. มีข้อดีคือความสูงของลำตัวที่เล็ก สภาพการไหลของน้ำที่ดี ประสิทธิภาพสูง ปริมาณงานโยธาต่ำ ต้นทุนต่ำ ไม่มีท่อร่างแบบก้นหอยและโค้ง และยิ่งหัวกังหันต่ำ ข้อดีก็ยิ่งชัดเจนมากขึ้น
ตามการเชื่อมต่อและโหมดการส่งของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันแบบท่อจะแบ่งออกเป็นประเภทท่อเต็มและประเภทกึ่งท่อ ประเภทกึ่งท่อจะแบ่งออกเป็นประเภทหลอดไฟ ประเภทเพลาและประเภทต่อเพลา ซึ่งประเภทต่อเพลาจะแบ่งออกเป็นเพลาเอียงและเพลาแนวนอน ปัจจุบันประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือประเภทหลอดท่อ ประเภทต่อเพลา และประเภทเพลา ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับหน่วยขนาดเล็ก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ประเภทเพลายังใช้สำหรับหน่วยขนาดใหญ่และขนาดกลางอีกด้วย
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบท่อต่อขยายแนวแกนติดตั้งอยู่ภายนอกช่องน้ำ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่อกับกังหันน้ำด้วยเพลาเอียงยาวหรือเพลาแนวนอน โครงสร้างของประเภทต่อขยายเพลานี้เรียบง่ายกว่าประเภทหลอดไฟ
4) กังหันไหลแบบทแยงมุม โครงสร้างและขนาดของกังหันไหลแบบทแยงมุม (เรียกอีกอย่างว่ากังหันไหลแบบทแยงมุม) อยู่ระหว่างการไหลแบบฟรานซิสและแบบแกน ความแตกต่างหลักคือเส้นกึ่งกลางของใบพัดรันเนอร์อยู่ที่มุมหนึ่งกับเส้นกึ่งกลางของกังหัน เนื่องจากลักษณะโครงสร้าง จึงไม่อนุญาตให้หน่วยจมลงในระหว่างการทำงาน ดังนั้นจึงติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันสัญญาณการเคลื่อนที่ตามแนวแกนในโครงสร้างที่สองเพื่อป้องกันการชนกันระหว่างใบพัดและห้องรันเนอร์ ช่วงการใช้งานของกังหันไหลแบบทแยงมุมคือ 25 ~ 200 ม.

ปัจจุบัน กำลังส่งออกที่ได้รับการจัดอันดับหน่วยเดียวสูงสุดของกังหันน้ำแบบเอียงในโลกคือ 215MW (อดีตสหภาพโซเวียต) และเฮดการใช้งานสูงสุดอยู่ที่ 136m (ญี่ปุ่น)