Clasificación de turbinas hidráulicas

Según el principio de funcionamiento, las turbinas hidráulicas se pueden dividir en dos categorías: turbinas de impulso y turbinas de reacción.

El corredor de la turbina de impacto gira relativamente debido al impacto del flujo de agua. La presión del agua permanece sin cambios durante el proceso de trabajo, principalmente debido a la conversión de energía cinética; Bajo la fuerza de reacción del flujo de agua, la energía de presión y la energía cinética del flujo de agua cambian durante el proceso de trabajo, pero es principalmente la conversión de energía de presión.

En primer lugar, las turbinas de impulso

Las turbinas de ipulsión se pueden dividir en dos tipos según la dirección del flujo: el tipo de corte (también llamado tipo cangilón) y el tipo de flujo diagonal. La estructura de la turbina de impacto oblicuo es básicamente la misma que la de la turbina de cangilones, excepto que la dirección del chorro tiene un ángulo de inclinación y solo se usa para unidades pequeñas.

El análisis teórico demuestra que la eficiencia es mayor cuando la velocidad periférica en el círculo de paso de la pala es aproximadamente la mitad de la velocidad del chorro. Cuando cambia la carga en una turbina de este tipo, la dirección de la velocidad de entrada del rodete permanece constante. Además, estas turbinas se utilizan en centrales eléctricas de alta altura y los cambios de altura son relativamente pequeños, por lo que la eficiencia se ve menos afectada por los cambios de carga. La curva de eficiencia es relativamente plana y la eficiencia máxima supera el 91%.

En segundo lugar, la turbina de impacto

Las turbinas de reacción se pueden dividir en flujo mixto, flujo axial, flujo oblicuo y flujo cruzado.

1. Turbina de vapor de flujo axial

Apto para centrales eléctricas con bajos cabezales de agua. Bajo la misma altura de agua, su velocidad específica es mayor que la de la turbina Francis.

Las palas de la turbina de palas fijas de flujo axial se fijan sobre el cuerpo del rodete. La altura general de instalación es de 3-50 m. El ángulo de colocación de la hoja no se puede cambiar durante el trabajo, la estructura es simple y la eficiencia es baja. Es adecuado para centrales eléctricas con pequeños cambios de carga o donde se puede ajustar el número de unidades para adaptarse a los cambios de carga.

La turbina de hélice de flujo axial fue inventada por el ingeniero austriaco Kaplan en 1920, por lo que también se llama turbina Kaplan. La altura general de instalación es de 3-80 m. Las palas del rodete generalmente están controladas por un relé hidráulico instalado en el cuerpo del rodete. Pueden girar según los cambios en la altura del agua y la carga para mantener la mejor coincidencia entre el ángulo de la paleta guía móvil y el ángulo de la pala, mejorando así la eficiencia promedio. Algunas de las eficiencias más altas de esta turbina han superado el 94%. Un ejemplo típico es Gezhouba.

2. Turbina tubular

El flujo de agua entre la paleta guía y el corredor es básicamente no direccional. Se utiliza un tubo de aspiración cónico recto y la descarga no necesita girar. en el tubo de tiro, por lo tanto, tiene alta eficiencia, gran capacidad de desbordamiento y alta velocidad específica. Es especialmente adecuado para pequeñas centrales eléctricas de lecho de río con alturas de agua bajas de 3 a 20 m. Diagrama esquemático de la instalación de una turbina hidráulica. Este tipo de turbina hidráulica también puede lograr generación de energía bidireccional cuando se instala en una central de energía mareomotriz. Este tipo de turbina presenta una variedad de estructuras, entre las cuales la turbina tubular de bulbo es la más utilizada.

El generador de la unidad de bombilla está instalado en el cuerpo de la bombilla resistente al agua. Sus ruedas pueden diseñarse como paletas fijas o paletas giratorias. Que se puede subdividir en tipo tubo y tipo medio tubo. La turbina tubular de bulbo más grande del mundo (turbina semitubular tipo paleta) está instalada en la central eléctrica número 2 de Rock Island en los Estados Unidos. Tiene una altura de agua de 12,1 m, una velocidad de rotación de 85,7 rpm y un diámetro de rodete de. 7,4m, y una potencia unitaria única de 54 MW. Se puso en producción 65.438+0978.

3. Turbina francesa

Es la turbina hidráulica más utilizada en el mundo. Fue inventada por el ingeniero estadounidense Francis en 1849, por lo que también se la llama turbina Francis. En comparación con las hélices de flujo axial, su estructura es simple, su funcionamiento es estable y su eficiencia máxima es mayor que la de las hélices de flujo axial. Sin embargo, cuando la cabeza y la carga cambian mucho, su eficiencia promedio es menor que la de las hélices de flujo axial, y alguna eficiencia máxima supera el 95%. Las turbinas Francis son aplicables a una amplia gama de alturas de agua, que van desde 5 metros hasta 700 metros, pero el rango más utilizado es de 40 metros a 300 metros.

El corredor Francis generalmente está hecho de acero con bajo contenido de carbono o piezas fundidas de acero de baja aleación, o adopta una estructura de soldadura fundida. Para mejorar el rendimiento del desgaste anticavitación y antiarena, se puede revestir con acero inoxidable las piezas propensas a la cavitación, también se pueden utilizar cuchillas de acero inoxidable y, a veces, todo el corredor se puede hacer de acero inoxidable. La estructura soldada por fundición puede reducir costos, hacer que el tamaño del rodete sea más preciso y la superficie del rodete más suave, lo que es beneficioso para mejorar la eficiencia de la turbina. Las palas, la corona superior y el anillo inferior pueden estar fabricados de diferentes materiales. Un ejemplo típico es Liujiaxia en China.

4. Turbina de flujo inclinado

Fue inventada por el ingeniero suizo Delia en 1956, por eso también se la llama turbina Delia. Sus palas están montadas oblicuamente en la turbina de rodete. A medida que cambian el cabezal y la carga, un relé hidráulico en el corredor controla que las cuchillas giren alrededor de su eje en consecuencia. Su eficiencia máxima es ligeramente menor que la de una turbina Francis, pero su eficiencia promedio es mucho mayor que la de una turbina Francis. En comparación con las turbinas de hélice de flujo axial, tiene mejor resistencia a la cavitación y menor velocidad de escape, y es adecuada para alturas de agua de 40 a 120 m.

Debido a su compleja estructura y elevado coste, las turbinas de flujo oblicuo generalmente sólo se utilizan cuando las turbinas de flujo mixto o de flujo axial no son adecuadas o ideales. Esta turbina también se puede utilizar como turbina de bomba de agua reversible. Al arrancar bajo condiciones de bomba de agua, las palas del rodete pueden cerrarse formando un cono casi cerrado, reduciendo así la carga de arranque en el motor.