1. Xy lanh; 2 Chi tiết; 3 Hàm kẹp
4.3.2.1Phân loại các loại Tuốc bin
Ta xét phân loại Tuốc bin theo dạng năng lượng của dịng chảy qua bánh xe cơng tác. Năng lượng dịng chảy truyền qua bánh xe cơng tác Tuốc bin bằng độ chênh lêch giữa hai thiết diện ở trên thượng lưu và hạ lưu.
Các turbin hiện đại được chia thành hai dạng chính: turbin đẩy (impulse) và Tuốc bin phản kích (reaction)
Trong Tuốc bin đẩy, chỉ cĩ động năng của dịng chảy tác dụng lên bánh xe cơng tác cịn thế năng bằng khơng. Hệ Tuốc bin này chỉ phát ra cơng suất nhờ động năng của dịng chảy, cịn áp suất cửa ra và cửa vào của Tuốc bin bằng áp suất khí trời.
Turbine phản kích làm việc nhờ cả hai phần động năng và thế năng, mà chủ yếu là thế năng của dịng chảy. Trong Tuốc bin này áp suất tại cửa lớn và cửa ra, trong bánh xe cơng tác dịng chảy biến đổi cả về thế năng và
động năng. Trong đĩ vận tốc dịng chảy chảy qua Turbine tăng dần cịn áp suất thì giảm dần. Máng dẫn của cánh hình cơ nên gây ra độ chênh áp giữa mặt cánh từ đĩ tạo ra mơ men quay. Tuốc bin phản kích dùng cho trạm cĩ mức nước thấp cịn Tuốc bin đẩy dùng cho trạm mức nước cao và lưu lượng nhỏ.
Hình 4.13. Các dạng tuốc bin thủy lực phổ biến
Tuốc bin phản lực: d) Francis ống mở (Open Plume Francis), e) Francis khung xoắn (Spiral – Case Francis).
a. Tuốc bin đẩy
Tuốc bin xung lực thơng thường sử dụng trực tiếp vận tốc của dịng chảy để kéo runner và xả ra thành áp suất khơng khí. Dịng chảy chạm vào mỗi lưỡi quay của runner. Khơng cĩ suction ở phía dưới turbin, và dịng nước sẽ chảy ra khỏi phía dưới của turbin sau khi chạm runner. Tuốc bin đẩy rất thích hợp với các mơ hình ứng dụng cột nước cao-dịng chảy thấp (high head – low flow). Cĩ 2 loại turbin đẩy phổ biến là Pelton và Cross-flow
Pelton: một guồng quay pelton cĩ một hoặc nhiều ống dẫn xả nước vào aearted space rồi chạm vào lưỡi quay cánh runner. Ống giảm lưu thường khơng cần lắp cho dạng turbin impulse vì runner cần được đặt trên mức tối đa của mực nước tailwater để cho phép turbin vận hành ở điều kiện áp suất khí quyển.
Cross-flow: Cross-flow tuốc bin cho phép nước chảy qua lưỡi quay hai lần. Lần thứ nhất là lúc nước chảy từ ngồi vào lưỡi quạt và lần thứ hai là khi nước chảy từ lưỡi quạt thốt ra ngồi. Một van dẫn đặt ở đầu vào turbin sẽ
chuyển dịng chảy đến một phần giới hạn của runner. Cross flow turbin được thiết kế để thích ứng với dịng chảy lưu lượng lớn và áp suất thấp hơn so với turbin dạng Pelton.
b. Tuốc bin phản kích
Turbin phản lực tận dụng sự kết hợp của áp lực lẫn dịng chảy. Runner
được đặt trực tiếp vào dịng chảy trên các cánh quạt thay vì để dịng nước chạm mỗi cánh quạt. Tuốc bin phản lực thường được sử dụng ở những địa
điểm cĩ mực nước thấp và lưu lượng cao hơn so với turbin xung lực. Cĩ ba loại tuốc bin phản lực phổ biến: Chân vịt (propeller), Francis và Động lực (kinetic).
Turbin chân vịt thơng thường cĩ runner gồm ba đến sáu cánh quạt va chạm trực tiếp cùng lúc với dịng chảy.
Francis turbin cĩ chín (hoặc hơn) van bơm cố định. Nước được dẫn vào ngay phía trên và xung quay runner và quay nĩ.
Tuốc bin động lực, hay cịn gọi là tuốc bin dịng chảy tự do, sản xuất ra
điện dựa vào động năng của dịng chảy thay vì thế năng của mức chênh lệch của nước. Hệ thống này cĩ thể được vận hành ở các sơng, các kênh rạch nhân tạo, nước triều hoặc các dịng chảy đại dương. Các hệ thống kinetic sử dụng dịng chảy tự nhiên của nguồn nước. Hệ thống này khơng địi hỏi phải chuyển hướng dịng chảy thơng qua các kênh đào nhân tạo, lịng sơng hoặc ống dẫn,
dù rằng nĩ cĩ thể ứng dụng ở các điều kiện như vậy. Các hệ thống động lực khơng địi hỏi các cơng trình xây dựng qui mơ lớn.
Cán quay của turbin điều khiển máy phát điện, hay nĩi cách khác, chuyển cơ năng thành điện năng. Cĩ ba loại máy phát điện thường được sử
dụng trong các nhà máy thủy điện. Đối với các nhà máy thủy điện cơng suất thấp, máy phát điện cĩ thể ở dạng dịng cảm ứng (alternating-current induction), đối với các nhà máy thủy điện cơng suất cao, dạng máy phát điện
đồng thời thường được sử dụng.
Các hệ thống dẫn phát điện thơng thường bao gồm các trạm biến thế
(cao thế tại trạm phát-nguồn sản suất và hạ thế tại trạm thu-thị trường tiêu thụ điện).