Всё об энергетике

Всё об энергетике

Гидротурбины. Классы, системы, типы. Особенности

Гидравлической турбиной (гидротурбиной) называют двигатель преобразующий механическую энергию воды в энергию вращения турбины. Современная классификация турбин включает в себя их деление на классы, системы и типы [1, c. 24].

Классификация гидротурбин

Таблица 1 - Классификация гидротурбин
Класс Активные Реактивные
Система Ковшовые Наклонно-струйные Двойного действия Кольцеструйные Осевые Диагональные поворотно-лопастные Радиально-осевые
Типы(1, 2) К600 -- -- -- ПЛ20 ПЛД90 РО45
    Примечание:
  1. Указан один из существующих типов;
  2. Гидротурбины типы которых помечены «--» не получили промышленного применения.

Классы турбин различают по тому, какие из слагаемых энергии потока воды используется в турбине.Системы турбин отличаются формой и направлением потока через турбину, а также особенностями её проточной части.Тип турбины определяет её конечный размер и форму элементов проточной части в пределах системы.

В зависимости от того, какие части энергии потока воды используется в турбине выделяют два класса:

  • активные;
  • реактивные;

Активные турбины используют только кинетическую энергию потока воды, а их рабочие органы находятся в воздухе, при атмосферном давлении. Из-за этого давление воды на входе в рабочее колесо и на выходе из него одинаково и равно атмосферному. Реактивные турбины используют кинетическую энергию потока воды вместе с потенциальной (энергией давления), поэтому давление на входе в рабочее колесо и выходе из него не равно. Само рабочее колесо реактивной турбины погружено под воду [1, c. 22,23]. Каждый из приведенных классов делится на системы.

Активные гидротурбины

Класс активных турбин делится на:

  • ковшовые;
  • наклонно-струйные;
  • двойного действия (двукратные);
  • кольцеструйные.

Рисунок 1 - Ковшовая турбина

Ковшовые турбины получили такое название из-за своей конструкции - рабочее колесо снабжено ковшеобразными лопастями на которые под прямым углом через специальное сопло подается вода. Ковшовые турбины могут выполнятся как с горизонтальной осью, так и с вертикальной. Применяются при напорах от 300 до 2000 м.

Рисунок 2 - Наклонно-струйная турбина

Наклонно-струйные гидротурбины отличаются от ковшовых тем что струя к рабочему колесу подводится не под прямым углом. Из этого также есть некоторые изменения в геометрии ковшов.

Рисунок 3 - Двукратная турбина

Турбины двойного действия или двукратные характеризуется тем что поток воды проходит через рабочее колесо дважды.

Рисунок 4 - Кольцеструйная турбина

В кольцеструйных турбинах поток воды подводится к рабочему колесу по всему его периметру в виде кольцевой струи.

Реактивные гидротурбины

Класс реактивных турбин делится на следующие системы:

  • осевые;
  • диагональные поворотно-лопастные;
  • радиально-осевые.

Рисунок 5 - Пропеллерная турбина

Рисунок 6 - Поворотно-лопастная турбина

Рисунок 7 - Двухперовая турбина

Рисунок 8 - Горизонтально-капсульная турбина

В осевых турбинах поток воды, проходя через рабочее колесо, не меняет своего направления и всегда параллелен оси вращения турбины. При этом ось может быть ориентирована как вертикально, так и горизонтально.
Осевые турбины могут изготавливаться с жестко закрепленными лопастями - пропеллерные (Пр), с поворотными лопастями - поворотно-лопастные (ПЛ), двухперовыми и горизонтально капсульными (ГК). Применяются при напорах до 80 м.

Рисунок 9 - Диагональная турбина

Диагональные турбины, а точнее поворотно-лопастные диагональные (ПЛД) имеют конструкцию схожую с осевыми поворотно-лопастными турбинами. Основное отличие состоит в том, что поток воды проходит через рабочее колесо по конической поверхности или, проще говоря, по диагонали. Такая особенность конструкции диагональных турбин позволяет применять их при более высоких напорах (от 50 до 170 м), чем осевые турбины.

Рисунок 10 - Радиально-осевая турбина

Радиально-осевые турбины (РО) характеризуются тем, что поток воды попадающий в турбину изменяет своё направление с радиального на осевое. Радиально-осевые турбины могут изготавливаться как с вертикальной осью, так и с горизонтальной. Они применимы для широкого диапазона напоров - от 40 до 600 м.

Список использованных источников

  1. Барлит, В.В. Гидравлические турбины: учеб. пособие / В.В. Барлит - Киев: Вища школа, 1977. - 360 с.
  2. Брызгалов, В.И. Гидроэлектростанции: учеб. пособие / В.И. Брызгалов, Л.А. Гордон - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. - 541 с.

Категории

x