Clasificación de las turbinas hidráulicas:
Las turbinas hidráulicas se pueden dividir en dos categorías según sus principios de funcionamiento: turbinas de impacto y turbinas de impacto.
El rendimiento del rodete de la turbina de impacto es que gira debido al impacto del flujo de agua. La presión del flujo de agua permanece sin cambios durante el proceso de trabajo, debido principalmente a la conversión de energía cinética. El rodillo de la turbina de impacto reacciona con el flujo de agua. Gira debido a la fuerza. Durante el proceso de trabajo, tanto la energía de presión como la energía cinética del flujo de agua cambian, pero es principalmente la conversión de energía de presión. .
1. Turbina Pelton
Las turbinas de impulso se pueden dividir en tipo de impacto cortado (también conocido como tipo cubo) y tipo de impacto oblicuo según la dirección del flujo de agua. La estructura de la turbina hidráulica de tipo oblicuo es básicamente la misma que la de la turbina hidráulica de tipo cubo, excepto que hay un ángulo de inclinación en la dirección del chorro y solo se utiliza para unidades pequeñas.
El análisis teórico demuestra que la eficiencia es mayor cuando la velocidad periférica en el círculo de paso del cucharón es aproximadamente la mitad de la velocidad del chorro. Cuando cambia la carga de este tipo de turbina, la dirección de la velocidad de entrada del agua del rodete permanece sin cambios. Además, este tipo de turbina se utiliza en centrales eléctricas de alta altura. El cambio en la altura del agua es relativamente pequeño y la velocidad. No cambia mucho, 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%.
2. Turbina de impacto
Las turbinas Icker se pueden dividir en tipo Francis, tipo de flujo axial, tipo de flujo oblicuo y tipo de flujo tubular.
1. Turbina de flujo axial
Apto para centrales eléctricas con menores caídas de agua. Bajo la misma altura de agua, su número de rotación específico es mayor que el de la turbina Francis.
Las palas de la turbina de paletas fijas de flujo axial están fijadas sobre el cuerpo del rodete. La altura general de instalación es de 3-50 m. , el ángulo de colocación de las palas no se puede cambiar durante la operación, la estructura es simple y la eficiencia es baja. Es adecuada para centrales eléctricas con pequeños cambios de carga o donde la cantidad de unidades operativas se puede ajustar para adaptarse a los cambios de carga.
La turbina de paletas 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 son operadas por un relé hidráulico instalado en el cuerpo del rodete. Pueden girar en consecuencia según los cambios en la altura del agua y la carga para mantener la coordinación óptima entre el ángulo de la paleta guía móvil y el ángulo de la pala, mejorando así la eficiencia promedio. Este tipo de La eficiencia máxima de las turbinas hidráulicas ha superado el 94%. Un ejemplo típico es Gezhouba.
2. El flujo de agua entre las paletas guía y el rodete de la turbina de flujo cruzado básicamente no fluye en ninguna dirección. Además, se utiliza el tubo de tiro cónico recto. , por lo que la descarga no tiene que estar en la cola. La tubería de agua gira en el medio, por lo que tiene alta eficiencia, gran capacidad de flujo y alto número de revoluciones específicas. Es especialmente adecuada para pequeñas centrales eléctricas de lechos de ríos con bajos niveles de agua. de 3 a 20 metros. Diagrama de instalación de la 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 hidráulica tiene muchas estructuras, y la más comúnmente utilizada es la turbina hidráulica de tipo bulbo.
El generador del bloque de bombilla está instalado en un cuerpo de bombilla estanco. El corredor puede diseñarse como un tipo de remo fijo o un tipo de remo giratorio. Se puede dividir además en tipo de flujo pasante y tipo de flujo semipasante. La turbina de bulbo (semitubular de paletas giratorias) más grande del mundo está instalada en la central eléctrica número 2 de Rock Island en los Estados Unidos. Tiene una altura de agua de 12,1 metros, una velocidad de rotación de 85,7 rpm y un diámetro de rodete de 7,4 metros. , y una unidad única de potencia de 54 MW, puesta en funcionamiento en 1978.
3. Turbina Francis
Es la turbina hidráulica más utilizada en el mundo. Fue inventada por el ingeniero estadounidense Francis en 1849, por lo que también se llama turbina Francis. En comparación con el tipo de hélice de flujo axial, su estructura es más simple, el funcionamiento es estable y la eficiencia máxima es mayor que el tipo de flujo axial. Sin embargo, cuando la cabeza de agua y la carga cambian mucho, la eficiencia promedio es menor que el tipo de flujo axial. tipo de hélice. Este tipo de turbina La eficiencia más alta ha superado el 95%. El rango de altura de agua aplicable de la turbina Francis es muy amplio, desde 5 a 700 metros, pero el rango más comúnmente utilizado es de 40 a 300 metros.
El corredor tipo Francis generalmente utiliza acero con bajo contenido de carbono o piezas fundidas de acero de baja aleación, o adopta una estructura soldada por fundición. Para mejorar las propiedades anticavitación y antidesgaste de arena, se puede revestir con acero inoxidable las piezas propensas a la cavitación o se pueden utilizar cuchillas de acero inoxidable. A veces, también se puede fabricar todo el rodete de acero inoxidable. El uso de estructuras soldadas por fundición puede reducir costos, hacer que el tamaño del canal de flujo sea más preciso y suavizar la superficie del canal de flujo, lo que es beneficioso para mejorar la eficiencia de las palas, la corona superior y el anillo inferior. También se puede fabricar con diferentes materiales. Un ejemplo típico es Liujiaxia en mi país.
4. La turbina de flujo diagonal
fue inventada por el ingeniero suizo Delia en 1956, por eso también se la llama turbina Delia.
Las palas están instaladas en la turbina del cuerpo del rodete de manera inclinada. A medida que la altura del agua y la carga cambian, el relé hidráulico en el cuerpo del rodete hace que las palas giren alrededor de su eje en consecuencia. Su eficiencia máxima es ligeramente menor que la de la turbina Francis, pero la eficiencia promedio es mucho mayor que la de la turbina Francis en comparación con la turbina de hélice de flujo axial, tiene mejor resistencia a la cavitación y menor velocidad de descontrol, y es adecuada para alturas de agua de 40 a; 120 metros.
Debido a la estructura compleja y al alto coste de las turbinas de flujo diagonal, generalmente sólo se utilizan cuando las turbinas Francis o de flujo axial no son adecuadas o no son ideales. Esta turbina también se puede utilizar como turbina de bomba reversible. Cuando se arranca en modo bomba de agua, las palas del corredor se pueden cerrar en un cono casi cerrado, reduciendo así la carga de arranque del motor.