2.2 Классификация гидротурбин.

В зависимости от особенностей преобразования энергии потока в механическую энергию на валу гидравлической турбины их разделяют на два класса: реактивные и активные гидротурбины.

Реактивные и активные гидротурбины разделяют на разные системы в зависимости от потока в рабочем колесе и образе регулирования расхода.

Каждая система турбины имеет несколько типов рабочих колес разных размеров в зависимости от заданной мощности. Геометрически подробные турбины разных размеров образовывают серию. Таким образом, общая классификация гидротурбин может быть представлена следующей схемой:

Класс – система – тип – серия (размер и мощность)

Класс реактивных гидротурбин объединяет следующие системы:

осевые гидротурбины – вертикальные поворотно-лопастные и пропеллерные, а также горизонтальные (капсюльные и прямоточные); поток в рабочем колесе этих турбин движется вдоль оси турбины;

диагональные поворотно-лопастные гидротурбины – поток в рабочем колесе движется вдоль конических поверхностей тока;

радиально-осевые гидротурбины – в пределах рабочего колеса поток меняет свое направление из радиального в осевое.

Все перечисленные системы реактивных гидротурбин широко применяются в практике гидротурбостроения (рис. 5).

а – осевая вертикальная, б – капсульная, в – диагональная, г – радиально-осевая

Рис. 5. Схемы проточных частей реактивных гидротурбин:

Класс активных турбин разделяют на такие системы:

ковшовые гидротурбины - ось потоков касательна к средней окружности ковшей и находятся в плоскости рабочего колеса;

наклонно-струйные гидротурбины – поток подходит к рабочему колесу под некоторым углом;

турбины двойного действия - поток проходит через каналы рабочего колеса два раза.

кольцеструйные гидротурбины – поток подходит к рабочему колесу не парциально, а по всему периметру в виде кольцевого потока.

Из перечисленных типов активных гидротурбин более всего применяются ковшовые гидротурбины.

Таблица. Классификация современных гидротурбин

Класс	Реактивные				Активные
Системы	Осевые			Радиально-осевые	Ковшовые	Наклонно-струйные	Двукратные
	Поворотно-лопастные	Пропеллерные	Диагональные
Граница применения	Н=2 80м	Н=2 70 м	Н= 40 220 м	Н= 30 600 м	Н=300 1800 м	Н= 30 400 м	Н=10 60м

Гидротурбина в общем случае состоит из следующих основных элементов: спиральная камера, статор, направляющий аппарат, рабочее колесо, камера рабочего колеса, отсасывающая труба, вал, подшипники.

В реактивных турбинах подводящая камера имеет спиральную форму и обеспечивает полный и равномерный по всей окружности подвод воды к направляющему аппарату. В активных турбинах вода подводится к рабочему колесу, как правило не по всей окружности, а отдельными потоками. Поэтому подводящая камера активной, в частности, ковшовой турбины, представляет собой трубопровод (в случае нескольких потоков – соответственно разветвленный – коллектор).

Направляющий аппарат турбины предназначен обеспечить необходимое на входе в рабочее колесо направление потока, создание необходимой циркуляции перед рабочим колесом, прекращение доступа воды к рабочему колесу и остановки турбины а также для регулирования расхода турбины. В реактивных турбинах направляющий аппарат состоит из системы, которая поворачивается вокруг своей оси с помощью специального привода лопаток. В зависимости от конструкции турбины оси могут быть параллельные оси турбины (радиальный направляющий аппарат), перпендикулярные ей (осевой направляющий аппарат) и наклоненный к нее (диагональный направляющий аппарат). Направляющий аппарат ковшовой турбины называется сопло. Сопло представляет собой сужающийся насадок в середине которого в осевом направлении перемещает ся грушевидная игла. При перемещении иглы меняется проходное сечение сопла и таким образом регулируется расход (рис 6).

	г)

а) радиальный б) конический (диагональный), в) осевой, г) сопло

Рис. 6. Направляющие аппараты

В зоне рабочего колеса поворотно-лопастной турбины основное направление движения потока параллельно оси турбины. Именно поэтому эти турбины называются осевыми. Лопасти рабочего колеса имеют возможность в процессе работы поворачиваться вокруг своей оси, которая перпендикулярна оси турбины. Таким образом, обеспечивается удовлетворительное обтекание лопастей, из этого следует, высокий КПД при любом режиме работы турбины.

В зоне рабочего колеса радиально-осевые турбины основное направление потока понемногу переходит от радиального к осевому. Лопасти неповоротные и охвачены ободом.

Лопасти рабочего колеса ковшовой турбины по форме напоминают ковши откуда и походит название турбины.

Отсасывающая труба с диффузором, обеспечивает снижение скоростей на выходе из турбины и соответствующее восстановление давления. В большинстве случаев отсасывающую трубу приходится делать выгнутой из конструкторских соображений. В ковшовых турбинах, как уже отмечалось, на выходе из рабочего колеса давление равняется атмосферному и потому нет необходимости в отсасывающей трубе.