¿Qué tipos de turbinas de reacción existen?
Las turbinas de flujo axial, flujo cruzado y flujo oblicuo también se pueden dividir en tipos de hélice fija y hélice giratoria según sus estructuras. Las palas del corredor de paletas fijo son fijas; las palas del impulsor pueden girar alrededor del eje de las palas durante el funcionamiento para adaptarse a los cambios en la altura del agua y la carga.
Varios tipos de turbinas de impacto están equipadas con dispositivos de entrada de agua. Los dispositivos de entrada de agua de las turbinas de impacto de eje vertical grandes y medianos generalmente consisten en volutas, paletas guía fijas y paletas guía móviles. La función de la voluta es distribuir uniformemente el flujo de agua alrededor del corredor. Cuando la altura del agua es inferior a 40 metros, la voluta de la turbina generalmente se fabrica in situ con hormigón armado. Cuando la altura del agua es superior a 40 metros, a menudo se utilizan volutas de metal soldadas a medida o fundidas integralmente.
En la turbina Pelton, el flujo de agua llena todo el rodete y todas las palas se ven afectadas por el flujo de agua al mismo tiempo. Por lo tanto, bajo la misma altura de agua, el diámetro del rodete es menor que. el de la turbina Pelton. Su eficiencia máxima también es mayor que la de las turbinas Pelton, pero cuando cambia la carga, la eficiencia de la turbina se ve afectada en diversos grados.
La turbina de reacción está equipada con un tubo de tiro para recuperar la energía cinética del flujo de agua a la salida del corredor y drenar el agua aguas abajo cuando la posición de instalación del corredor es más alta que el nivel del agua aguas abajo; , esta energía potencial se convierte en energía de presión y se recicla. Para turbinas hidráulicas con baja altura y gran flujo, la energía cinética de la salida del rodete es relativamente grande y el rendimiento de recuperación del tubo de aspiración tiene un impacto significativo en la eficiencia de la turbina.
1. Turbina 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 rodete de la turbina tubular básicamente no cambia de dirección y se utiliza un tubo de tiro cónico recto, por lo que no es necesario. para drenaje Gira en el tubo de aspiración, por lo que tiene alta eficiencia, gran capacidad de flujo y alta velocidad específica. Es especialmente adecuado para pequeñas centrales eléctricas de lecho de río con baja altura de agua de 3 a 20 metros.
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 acero inoxidable en 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 instaladas oblicuamente en el cuerpo del corredor. A medida que cambian la altura del agua y la carga, el relé hidráulico en el cuerpo del corredor controla las palas para que 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.