2. Классы турбин и их типы

Турбины, устанавливаемые на ГЭС, в зависимости от того, какая часть энергии потока используется - кинетическая или потенциальная - подразделяются на два класса: активные и реактивные.

1. Активные турбины

Активные турбины используют кинетическую энергию потока.

Наиболее распространенной системой активных турбин являются ковшевые (турбины Пельтона). В них вода подводится трубопроводом к рабочему колесу через сопло, на выходе которого струя воды приобретает высокую скорость V. Для регулирования расхода воды внутри сопла имеется регулирующая игла. Турбины могут выполняться как с горизонтальным, так и вертикальным расположением оси вращения рабочего колеса. Ковшовые турбины применяются на высоконапорных ГЭС в диапазоне напоров Н = (300 – 2000) метров.

Реактивные турбины (рис. 2.1) используют и кинетическую, и потенциальную энергию потока. В зависимости от направления воды, поступающей на лопасти рабочего колеса, они бывают радиально - осевые, осевые (пропеллерные и поворотно-лопастные) и диагональные.

В радиально-осевых турбинах (РО) (рис. 2.1,а) поток воды на входе движется в радиальной плоскости, а на выходе - в осевом направлении. Диапазон напоров, при которых широко применяются турбины этого класса, от 40 до 600 м.

Пропеллерные турбины (Пр) (рис. 2.1,б), поток воды на входе и выходе с рабочего колеса которых имеют одно и тоже осевое направление, отличаются жестким креплением лопастей к корпусу рабочего колеса. Применение Пр-турбин в настоящее время ограничено из-за небольшой величины диапазона напоров, при которых они могут применяться - (10 - 20) м.

Поворотно-лопастные турбины (ПЛ) (рис. 2.1,в) отличаются от пропеллерных тем, что лопасти их могут поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса, которые вращаясь, обеспечивают оптимальное обтекание водяного потока в довольно широком диапазоне напоров. Для каждого установившегося режима работы существует наивыгоднейшее положение разворота лопастей и лопаток направляющего аппарата. Эту оптимальную зависимость между их взаимными положениями определяют по комбинаторной зависимости. Диапазон применения ПЛ-турбин значительно шире, чем Пр-турбин, и достигает напора Н = (70 – 80) м. Наибольшее распространение турбины получили в диапазоне Н = (20 – 50) м.

Диагональные турбины (Д) (рис. 2.1,д) отличаются от других тем, что лопасти рабочего колеса расположены под некоторым углом к оси вращения турбины, и поток воды движется по радиальному направлению. При этом лопасти могут поворачиваться вокруг своей оси, согласно комбинаторной зависимости. Форма лопастей отличается от лопастей ПЛ–турбин, что позволяет использовать эти турбины в диапазоне напоров Н = (50 - 150) м.

Обратимые турбины (О) используются на гидроаккумулирующих станциях. Они могут работать как в режиме турбины, так и в режиме насоса. По своим характеристикам О-турбины выгодно отличаются от турбин другого класса, уступая лишь в кавитационных характеристиках. Обратимые турбины применяются в диапазоне напоров Н = (50 – 150) м.