Турбина — Что такое Турбина?
Турбина — ротационный двигатель с непрерывным рабочим процессом и вращательным движением рабочего органа
Турбина — ротационный двигатель с непрерывным рабочим процессом и вращательным движением рабочего органа (ротора), преобразующий кинетическую энергию и/или внутреннюю энергию рабочего тела (пара, газа, воды) в механическую работу.
Струя рабочего тела воздействует на лопатки, закреплённые по окружности ротора, и приводит их в движение.
Применяется в качестве привода электрического генератора на тепловых, атомных и гидро электростанциях, как составная часть приводов на морском, наземном и воздушном транспорте, а также гидродинамической передачи, гидронасосах.
Состав турбины
Турбина состоит из 2-х основных частей.
Ротор с лопатками — подвижная часть турбины.
Статор с выравнивающим аппаратом — неподвижная часть.
Виды турбин
По направлению движения потока рабочего тела различают аксиальные паровые турбины, у которых поток рабочего тела движется вдоль оси турбины, и радиальные, направление потока рабочего тела в которых перпендикулярно оси вала турбины.
Центробежные турбины (турбокомпрессоры) также выделяют как отдельный тип турбин.
По числу контуров турбины подразделяют на 1-контурные, 2-контурные и 3-контурные.
Очень редко турбины могут иметь 4 или 5 контуров.
Многоконтурная турбина позволяет использовать большие тепловые перепады энтальпии, разместив большое число ступеней разного давления.
По числу валов различают 1-вальные, 2-вальные, реже 3-вальные, связанных общностью теплового процесса или общей зубчатой передачей (редуктором).
Расположение валов может быть как коаксиальным так и параллельным с независимым расположением осей валов.
В местах прохода вала сквозь стенки корпуса установлены концевые уплотнения для предупреждения утечек рабочего тела наружу и засасывания воздуха в корпус.
По типу рабочего тела турбины делятся на Газовые турбины, Паровые турбины и Гидротурбины.
Устройство турбины
Для того чтобы увидеть внутреннее устройство турбины, при ее изображении «вырезана» передняя верхняя четверть. Точно также показана лишь задняя часть кожуха 2. Турбина состоит из трех цилиндров (ЦВД, ЦСД и ЦНД), нижние половины корпусов которых обозначены соответственно 39, 24 и18. Каждый из цилиндров состоит из статора, главным элементом которого являются неподвижный корпус, и вращающегося ротора. Отдельные роторы цилиндров (ротор ЦВД 47, ротор ЦСД 5 и ротор ЦНД 11) жестко соединяются муфтами 31 и 21. К полумуфте 12 присоединяется полумуфта ротора электрогенератора (не показан), а к нему — ротор возбудителя. Цепочка из собранных отдельных роторов цилиндров, генератора и возбудителя называется валопроводом. Его длина при большом числе цилиндров (а самое большое их число в современных турбинах — 5) может достигать 80 м.
Валопровод вращается во вкладышах 42, 29, 23, 20 и т.д. опорных подшипников скольжения на тонкой масляной пленке и не касается металлической части вкладышей подшипников. Как правило, каждый из роторов размещают на двух опорных подшипниках. Иногда между роторами ЦВД и ЦСД устанавливают только один общий для них опорный подшипник (см. позицию 29 на рис. 6.1). Расширяющийся в турбине пар заставляет вращаться каждый из роторов, возникающие на них мощности складываются и достигают на полумуфте 12 максимального значения.
К каждому из роторов приложено осевое усилие. Они суммируются, и их результирующая осевая сила передается с гребня 30 на упорные сегменты, установленные в корпусе упорного подшипника.
Каждый из роторов помещают в корпус цилиндра (см., например, поз. 24). При больших давлениях (а в современных турбинах оно может достигать 30 МПа 300 ат) корпус цилиндра (обычно ЦВД) выполняют двухстенным (из внутреннего 35 и внешнего 46 корпусов). Это уменьшает разность давлений на каждый из корпусов, позволяет сделать его стенки более тонкими, облегчает затяжку фланцевых соединений и позволяет турбине при необходимости быстро изменять свою мощность.
Все корпуса в обязательном порядке имеют горизонтальные разъемы 13, необходимые для установки роторов внутри цилиндров при монтаже, а также для легкого доступа внутрь цилиндров при ревизиях и ремонтах. При монтаже турбины все плоскости разъемов нижних половин корпусов устанавливают специальным образом (для простоты можно считать, что все плоскости разъема совмещают в одной горизонтальной плоскости). При последующем монтаже ось валопровода помещают в эту плоскость разъема, что обеспечивает центровку — ось валопровода будет точно совпадать с осью кольцевых расточек корпусов. Этим будут исключены задевания ротора о статор, которые могут привести к тяжелой аварии.
Пар внутри турбины имеет высокую температуру, а ротор вращается во вкладышах на масляной пленке, температура масла которой как по соображениям пожаробезопасности, так и необходимости иметь определенные смазочные свойства, не должна превышать 100 °С (а температура подаваемого и отводимого масла должна быть еще ниже). Поэтому вкладыши подшипников выносят из корпусов цилиндров и размещают их в специальных строениях — опорах (см.
поз. 45, 28, 7 на рис. 6.1). Таким образом, вращающиеся концы каждого из роторов соответствующего цилиндра необходимо вывести из невращающегося статора, причем так, чтобы с одной стороны исключить какие-либо (даже малейшие) задевания ротора о статор, а с другой — не допустить значительную утечку пара из цилиндра в зазор между ротором и статором, так как это снижает мощность и экономичность турбины. Поэтому каждый из цилиндров снабжают концевыми уплотнениями (см. поз. 40, 32, 19) специальной конструкции.Турбина устанавливается в главном корпусе ТЭС на верхней фундаментной плите 36 (см. рис. 2.6). В плите выполняются прямоугольные окна по числу цилиндров, в которых размещаются нижние части корпусов цилиндров, а также осуществляется вывод трубопроводов, питающих регенеративные подогреватели, паропроводы свежего и вторично перегретого пара, переходный патрубок к конденсатору.
После изготовления турбина проходит контрольную сборку и опробование на заводе-изготовителе. После этого ее разбирают на более-менее крупные блоки, доводят до хорошего товарного вида, консервируют, упаковывают в деревянные ящики и отправляют для монтажа на ТЭС.
Монтаж турбины
Монтаж турбины осуществляют в следующем порядке. Сначала устанавливают нижнюю половину ЦНД 18 опорным поясом 15, расположенным по периметру обоих выходных патрубков ЦНД. ЦНД имеет собственные вваренные в них опоры ротора. Затем на перемычке между окнами под ЦВД и ЦСД и слева от окна под ЦВД размещают нижние половины корпусов опор соответственно 28 и 41. После этого на опоры подвешивают нижние половины корпусов наружных цилиндров 39 и 24, в них помещают статорные элементы и осуществляют центровку всех цилиндров турбины.
В опоры ротора вставляются нижние половины опорных вкладышей 42, 29, 23, 20 и 16, и на них опускают отдельные роторы. Их строго прицентровывают друг к другу и соединяют с помощью муфт 31 и 21.
Затем в верхние половины корпусов помещают необходимые внутренние статорные элементы и турбину закрывают. Для этого в отверстия на горизонтальные разъемы корпусов ввинчивают шпильки и опускают верхние половины (крышки — см., например, поз. 46 на рис. 6.1), после чего с помощью шпилек и специальных приспособлений верхние и нижние половины корпусов плотно стягиваются по фланцевым разъемам.
Аналогичным образом закрываются опоры роторов. После изоляции турбины, ограждения кожухом и многочисленных проверок ее доводят для состояния, пригодного к несению нагрузки.
При работе турбины пар из котла (см. рис. 2.2) по одному или нескольким паропроводам (это зависит от мощности турбины) поступает сначала к главной паровой задвижке, затем к стопорному (одному или нескольким) и, наконец, к регулирующим клапанам (чаще всего — 4). От регулирующих клапанов (на рис. 6.1 не показаны) пар по перепускным трубам 1 (на рис. 6.1 их четыре: две из них присоединены к крышке 46 внешнего корпуса ЦВД, а две других подводят пар в нижние половины корпуса) подается в паровпускную камеру 33 внутреннего корпуса ЦВД. Из этой полости пар попадает в проточную часть турбины и, расширяясь, движется к выходной камере ЦВД 38. В этой камере в нижней половине корпуса ЦВД имеются два выходных патрубка 37.
Вторично перегретый пар по трубопроводам поступает через стопорный клапан (не показан на рис. 6.1) к регулирующим клапанам 4, а из них — в паровпускную полость ЦСД 26. Далее пар расширяется в проточной части ЦСД и поступает в его выходной патрубок 22, а из него — в две перепускные трубы 6 (иногда их называют ресиверными), которые подают пар в паровпускную камеру ЦНД 9. В отличие от однопоточных ЦВД и ЦСД, ЦНД почти всегда выполняют двухпоточными: попав в камеру 9, пар расходится на два одинаковых потока и, пройдя их, поступает в выходные патрубки ЦНД 14. Из них пар направляется вниз в конденсатор. Перед передней опорой 41 располагается блок регулирования и управления турбиной 44. Его механизм управления 43 позволяет пускать, нагружать, разгружать и останавливать турбину.
Типы паровых турбин и их назначение
Паровая турбина — это механизм, осуществляющий переработку тепловой энергии, полученной от пара, в энергию вращенияТурбины работают при наличии в них нагретого пара, который является источником энергии. Поступает такой пар в турбины из специального котла. Температура пара, поступившего в турбину, может различаться. Но основные показатели находятся в пределах 490-580 градусов Цельсия. Давление также отличается. Основные его показатели — 90 атмосфер, 140 атмосфер, 230 атмосфер.
Классифицируются паровые турбины следующим образом: противодавленческие, теплофикационные с отбором пара на производство, конденсационные, теплофикационные.
Все эти турбины отличаются количеством пара, использованного в работе и количеством пара, не участвовавшего в производстdе, а использующийся для других нужд.
Конденсационные турбины
Является самым распространенным в производстве типом паровых турбин. Обычно, с такой турбиной в комплекте идет конденсатор-устройство, предназначенной для сбора использованного пара. Абсолютно весь отработавший пар поступает в конденсатор.
Основной задачей конденсационных паровых турбин является выработка электричества. Соответственно, подобного типа турбины используются на электростанциях. На ТЭЦ также можно поставить, но обычно они там не используются. Пар из котла поступает в турбину и совершает работу, необходимую для получения электроэнергии. Возможность получения тепловой энергии с таких турбин присутствует, но обычно не используется.
В Советское время производством таких труб занимался Ленинградский металлический завод. Сейчас же это ОАО «Силовые машины».
Теплофикационные турбины
Представляют собой турбины типа «Т». Широко используются на тепловых электростанциях, так как с их помощью имеется возможность вырабатывать не только электричество но и тепловую энергию.
Турбина способна отбирать пар с помощью поворотной диафрагмы. Данный процесс является контролируемым. Отобранный пар затем поступает в определенные обогреватели, с которых энергия тепла уже передается воде.
В летнее время теплофикационные турбины способны работать в конденсационном режиме. В данном случае пар до сетевых подогревателей не доходит, а в полном объеме используется для выработки электричества.
Производством теплофикационных турбин занимается Уральский турбинный завод.
Теплофикационные турбины с промышленным отбором пара
Турбины с маркировкой «ПТ»
Название данных турбин дает понять, что определенная часть пара в процессе производства энергии уходит на промышленные нужды( к примеру для работы самого завода и т.п). После пар возвращается в виде жидкости, то есть конденсата, либо же полностью испаряется.
На данный момент теплофикационные турбины на производстве практически не используются, за редким исключением. В СССР они пользовались популярность для установки на тепловые электростанции недалеко от промышленных предприятий, заводов и т.д.
Противодавленческие турбины
Маркирова противодавленческих турбин «P».
Особенность противодавленческих турбин является отсутствия конденсатора, куда бы поступал использованный пар. Поэтому последний в свою очередь поступает на использование стороннему потребителю, что немного схоже с теплофикационными турбинами промышленного типа.
На данный момент противодавленческие турбины также как и турбины с маркировкой «ПТ» не используются в производстве, если не брать во внимание отдельные случаи. В Советское время данная модель еще находила себе применение, но после распада союза надобность в таких типах турбин отпала, так как возникла проблема в нахождении внешнего потребителя. При отсутствии последнего невозможно использование противодавленческих турбин для осуществления выработки энергии, соответственно они пришли в ненадобность.
Но затем инженеры нашли отличное решение для усовершенствования противодавленческих турбин. В придачу к ним устанавливались турбины с маркировкой «К», то есть конденсационные, рассчитанные на работу с паром, имеющим низкое давление. Как известно, турбинам типа «Р» необходимо наличие стороннего потребителя, что решается с помощью конденсационных турбин. После того как пар отработал в противодавленческих турбинах, он поступает в турбины типа К, где уже окончательно завершает свою работу и переходит в конденсат.
типов гидротурбин | Департамент энергетики
Управление гидроэнергетических технологий
Узнать больше
Программа гидроэнергетики
Основы гидроэнергетики
Зачем использовать гидроэнергетику?
История гидроэнергетики
Аккумулирующие гидроэлектростанции
Глоссарий по гидроэнергетике
Портал STEM по гидроэнергетике
Достижения в гидроэнергетике за 2021-2022 гг.
Существует два основных типа гидротурбин: реактивные и импульсные.
Тип гидроэлектростанции, выбранный для проекта, зависит от высоты стоячей воды, называемой «напором», и расхода или объема воды на участке с течением времени. Другие решающие факторы включают глубину установки турбины, эффективность турбины и стоимость. Вот некоторые из наиболее часто используемых турбин в Соединенных Штатах сегодня.
РЕАКЦИОННАЯ ТУРБИНА
Реакционная турбина вырабатывает энергию за счет объединенных сил давления и движущейся воды. Бегун помещается прямо в поток воды, позволяя воде течь по лопастям, а не ударять по каждой из них по отдельности. Реакционные турбины обычно используются на объектах с более низким напором и более высоким расходом и являются наиболее распространенным типом, используемым в настоящее время в Соединенных Штатах.
Двумя наиболее распространенными типами реактивных турбин являются пропеллерные (включая Каплана) и фрэнсисовские. Кинетические турбины также являются разновидностью реактивных турбин.
Пропеллерная турбина
Пропеллерная турбина обычно имеет рабочее колесо с тремя-шестью лопастями. Вода постоянно контактирует со всеми лезвиями. Представьте себе лодочный винт, вращающийся в трубе. Через трубу давление постоянное; если бы это было не так, бегун потерял бы равновесие. Шаг лопастей может быть фиксированным или регулируемым. Основными компонентами, помимо бегунка, являются спиральный корпус, калитки и вытяжная труба. Существует несколько различных типов пропеллерных турбин:
Турбина в виде груши : Турбина и генератор представляют собой герметичный блок, расположенный непосредственно в потоке воды.
Straflo : Генератор крепится непосредственно по периметру турбины.
Трубчатая турбина : Напорный трубопровод изгибается непосредственно перед или после рабочего колеса, обеспечивая прямолинейное соединение с генератором.
Турбина Каплана : Лопасти и калитки регулируются, что позволяет использовать их в более широком диапазоне. Эта турбина была разработана австрийским изобретателем Виктором Капланом в 1919.
Турбина Фрэнсиса
Турбина Фрэнсиса была первой современной гидроэлектрической турбиной и была изобретена британо-американским инженером Джеймсом Фрэнсисом в 1849 году. Турбина Фрэнсиса имеет рабочее колесо с неподвижными лопастями, обычно девять или более. Вода подается прямо над бегунком и вокруг него, которая затем падает, заставляя лопасти вращаться. Помимо бегунка, к другим основным компонентам относятся спиральный корпус, калитки и вытяжная труба. Турбины Фрэнсиса обычно используются для ситуаций со средним и высоким напором (от 130 до 2000 футов), хотя они также использовались и для более низкого напора. Турбины Фрэнсиса хорошо работают как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.
Кинетическая турбина
Кинетические турбины, также называемые безнапорными турбинами, вырабатывают электричество из кинетической энергии текущей воды, а не из потенциальной энергии напора. Системы могут работать в реках, искусственных каналах, приливных водах или океанских течениях. Поскольку кинетические системы используют естественный путь водного потока, они не требуют отвода воды через искусственные каналы, русла рек или трубы, хотя они могут применяться в таких трубопроводах. Кинетические системы не требуют больших строительных работ, поскольку они могут использовать существующие конструкции, такие как мосты, отводы и каналы.
ИМПУЛЬСНАЯ ТУРБИНА
Импульсная турбина обычно использует скорость воды для перемещения рабочего колеса и производит выброс при атмосферном давлении. Струя воды ударяет в каждое ведро на бегунке. При отсутствии всасывания на нижней стороне турбины вода вытекает из нижней части корпуса турбины после удара по рабочему колесу. Импульсная турбина обычно подходит для приложений с высоким напором и низким расходом. Двумя основными типами импульсных турбин являются турбины Пельтона и турбины с поперечным потоком.
Турбина Пелтона
Турбина Пелтона была изобретена американским изобретателем Лестером Алланом Пелтоном в 1870-х годах. Колесо Пелтона имеет одну или несколько свободных форсунок, выпускающих воду в аэрируемое пространство и сталкивающихся с ковшами рабочего колеса. Турбины Пельтона обычно используются для очень высокого напора и низкого расхода. Отсасывающие трубы не требуются для импульсной турбины, потому что рабочее колесо должно быть расположено выше максимального нижнего бьефа, чтобы обеспечить работу при атмосферном давлении.
Турбина с поперечным потоком
Оригинальная турбина с поперечным потоком была разработана Энтони Мичеллом, австрийским инженером, в начале 1900-х годов. Позже его усовершенствовал венгерский инженер Донат Банки, а немецкий инженер Фриц Оссбергер усовершенствовал его еще больше. Турбина с поперечным потоком имеет форму барабана и использует удлиненное сопло прямоугольного сечения, направленное против изогнутых лопаток на рабочем колесе цилиндрической формы. Напоминает воздуходувку в виде «беличьей клетки». Турбина с поперечным потоком позволяет воде проходить через лопасти дважды. При первом проходе вода течет снаружи лопастей внутрь; второй проход идет изнутри наружу. Направляющий аппарат на входе в турбину направляет поток в ограниченную часть рабочего колеса. Турбина с поперечным потоком была разработана, чтобы выдерживать большие потоки воды и меньший напор, чем может выдержать Pelton.
ПОСМОТРЕТЬ ВСЕHumans of Water Power
Как выглядит карьера в гидроэнергетике? И с чего начать? Управление гидроэнергетических технологий побеседовало с несколькими участниками Недели гидроэнергетики Национальной гидроэнергетической ассоциации, чтобы получить представление от профессионалов в этом водном мире.
Узнать большеВолновой эффект: Небеса Пенсильвании подтолкнули Марка Глика к чистой энергии; Теперь он видит гидроэнергетику в будущем Гавайев
Марк Глик с раннего возраста интересовался государственной политикой. Сегодня, будучи директором по энергетике в Гавайском государственном энергетическом управлении, он поддерживает переход штата к экологически чистой энергии с помощью гидроэнергетики.
Узнать большеПродвижение технологий гидроэнергетики для поддержки перехода к чистой энергии
Узнайте больше о гидроэнергетических проектах в отчете о достижениях Управления гидроэнергетических технологий за 2021–2022 годы, которые поддерживают переход к чистой энергии.
Узнать большеНовый отчет описывает возможности передового производства и материалов для модернизации гидроэнергетического флота
В новом отчете Окриджской национальной лаборатории обсуждается потенциал использования передового производства и материалов для модернизации существующего гидроэнергетического парка и разработки новых гидроэнергетических технологий.
Узнать большеУправление гидроэнергетических технологий уделяет особое внимание возможностям финансирования и достижениям на полугодовом вебинаре 9 для заинтересованных сторон0003
4 апреля 2023 года Управление технологий гидроэнергетики провело свой последний полугодовой вебинар для заинтересованных сторон, и команда поделилась информацией о текущих и предстоящих возможностях финансирования, недавних достижениях и новых инициативах.
Узнать большеИнвестировать в планету означает инвестировать в энергию воды и людей
Тема этого Дня Земли — «Инвестируйте в нашу планету». В офисе Water Power Technologies инвестиции в планету означают инвестиции в людей. В этом году у офиса больше инициатив и ресурсов, чем когда-либо прежде.
Узнать большеПодайте заявку сейчас, чтобы стать следующим менеджером гидроэнергетической программы WPTO
WPTO ищет человека, который присоединится к ее команде в качестве менеджера гидроэнергетической программы! Узнайте больше о вакансии и подайте заявку не позднее 14 апреля 2023 года.
Узнать большеПрилив: женщины в гидроэнергетике
В честь Месяца женской истории Управление гидроэнергетики представляет истории шести чемпионов гидроэнергетики, которые находятся на переднем крае построения равноправного и справедливого энергетического будущего.
Узнать большеМинистерство энергетики США открывает прием заявок на второй ежегодный студенческий конкурс по гидроэнергетике и пятый ежегодный студенческий конкурс по морской энергетике
WPTO открыл прием заявок на второй ежегодный студенческий конкурс по гидроэнергетике и пятый ежегодный студенческий конкурс по морской энергетике. Эти соревнования помогают студентам подготовиться к работе в гидроэнергетике, морской энергетике и смежных отраслях.
Узнать большеМинистерство энергетики США и администрация долины Теннесси подписали меморандум о взаимопонимании по развитию гидроэнергетических технологий
Управление гидроэнергетических технологий и администрация долины Теннесси подписали меморандум о взаимопонимании для расширения сотрудничества в области развития гидроэнергетических технологий.
Узнать большеТипы турбин — GreenBug Energy
Современные типы турбин
Основные типы турбин, используемых сегодня.
Импульсные турбины
Пельтоновая турбина состоит из колеса с рядом разделенных лопаток, установленных вокруг его обода; струя воды с высокой скоростью направлена по касательной на колесо. Струя ударяется о каждое ведро и разделяется пополам, так что каждая половинка поворачивается и отклоняется назад почти на 180º. Почти вся энергия воды расходуется на приведение в движение ведра, а отклоняющаяся вода попадает в сливной канал внизу.
Турбина Turgo аналогична турбине Pelton, но струя падает на плоскость рабочего колеса под углом (обычно от 20° до 25°), так что вода входит в рабочее колесо с одной стороны и выходит с другой. Следовательно, скорость потока не ограничивается выбрасываемой жидкостью, мешающей входящей струе (как в случае с турбинами Пельтона). Как следствие, турбина Турго может иметь рабочее колесо меньшего диаметра и вращаться быстрее, чем турбина Пелтона, при эквивалентном расходе.
Турбина с поперечным потоком имеет барабанный ротор со сплошным диском на каждом конце и желобообразными «планками», соединяющими два диска. Струя воды входит в верхнюю часть ротора через изогнутые лопасти, выходя на дальнюю сторону ротора, проходя через лопасти во второй раз. Форма лопастей такова, что при каждом проходе через периферию ротора вода передает часть своего импульса, прежде чем упасть с небольшой остаточной энергией.
Реактивные турбины
Реактивные турбины используют набегающий поток воды для создания гидродинамической подъемной силы, приводящей в движение лопасти рабочего колеса. Они отличаются от импульсного типа наличием рабочего колеса, которое всегда работает внутри полностью заполненного водой корпуса.
Все реактивные турбины имеют диффузор, известный как «вытяжная труба», под рабочим колесом, через который сбрасывается вода. Напорная труба замедляет вытекающую воду и, таким образом, создает всасывание под рабочим колесом, что увеличивает эффективный напор.
Турбины гребного типа в принципе аналогичны гребным винтам корабля, но работают в реверсивном режиме.
Набор входных направляющих лопаток пропускает поток к гребному винту, и они часто регулируются, чтобы можно было изменять поток, проходящий через машину. В некоторых случаях лопасти рабочего колеса также могут регулироваться, и в этом случае турбина называется Каплан . Механика регулировки лопаток турбины и направляющих лопаток может быть дорогостоящей и, как правило, более доступной для больших систем, но может значительно повысить эффективность в широком диапазоне потоков.
Турбина Фрэнсиса по существу представляет собой модифицированную форму пропеллерной турбины, в которой вода течет радиально внутрь рабочего колеса и поворачивается, чтобы выйти в осевом направлении. Для средненапорных схем рабочее колесо чаще всего монтируют в спиральном корпусе с внутренним регулируемым направляющим аппаратом.
Поскольку турбина с поперечным потоком теперь является менее дорогостоящей (хотя и менее эффективной) альтернативой спиральному корпусу Фрэнсиса, эти турбины редко используются на объектах с выходной мощностью менее 100 кВт.
Пит-Фрэнсис . Турбина Фрэнсиса изначально проектировалась как машина с низким напором, установленная в открытой камере (или «яме») без спирального кожуха. Тысячи таких машин были установлены в Великобритании и других странах Европы с 1920-х по 1960-е годы. Несмотря на то, что это была эффективная турбина, в конечном итоге она была заменена пропеллерной турбиной, которая является более компактной и быстродействующей при тех же условиях напора и расхода. Однако многие из этих турбин Фрэнсиса с «открытым лотком» или «настенной пластиной» все еще используются, поэтому эта технология по-прежнему актуальна для схем реконструкции.
Гравитационные турбины
Винт Архимеда веками использовался в качестве насоса, но лишь недавно стал использоваться в качестве турбины в обратном направлении. Его принцип работы такой же, как и у водяного колеса с овершотом, но продуманная форма спирали позволяет турбине вращаться быстрее, чем эквивалентное водяное колесо, и с высокой эффективностью преобразования энергии (более 80%). Однако они по-прежнему являются медленными машинами, которым требуется многоступенчатый редуктор для привода стандартного генератора. Ключевым преимуществом винта является то, что он устраняет необходимость в тонком сите и автоматической очистке экрана, поскольку большая часть мусора может безопасно проходить через турбину. Доказано, что винт Архимеда является «безопасной для рыб» турбиной.
Относительная эффективность
Водяная турбина, работающая с определенной скоростью, создает определенный поток.