Водяная турбина И. Е. Сафонова стала

прообразом современных мощных гидротурбин, что позволяет считать Россию одной из первых в мире стран, где появились гидротурбины.

По принципу действия гидротурбины делятся на

активные и реактивные. Основным рабочим органом гидротурбины, в котором происходит преобразование энергии, является рабочее колесо.

Активная

гидротурбин

а

А-Рабочее колесо Б-сопла

Вода подводится к рабочему колесу в активных гидротурбинах через сопла. В активной гидротурбине вода перед рабочим колесом и за ним имеет

давление,

Схема реактивной гидротурбины А-рабочее колесо Б-направляющий аппарат

Вода подводится к рабочему колесу в реактивных — через направляющий аппарат. В реактивной гидротурбине давление, воды перед рабочим колесом больше атмосферного, а за ним может быть как больше,

Класс реактивных турбин объединяет следующие

системы:

радиально-осевые турбиныдиагональныековшовая

поворотно-лопастные

Радиально-осевые турбины

Турбина Фрэнсиса (турбина радиального потока)

В 1855 американский инженер Дж. Френсис изобрёл радиально-осевое рабочее колесо гидротурбины с неповоротными лопастями.

Радиально-осевая гидротурбина, реактивная пропеллерная гидротурбина, в рабочем колесе которой поток воды имеет вначале радиальное (к оси), а затем осевое направление.

и на небольших напорах, что сейчас не практикуется. Например, турбины этого типа установлены на Волховской ГЭС, расчетный напор которой — 11,2 м. Сейчас на таких напорах ставят поворотно-лопастные турбины. Свое название радиально-осевые турбины получили по направлению движения воды в ней. Рабочее колесо турбины состоит из ступицы, верхнего и нижнего обода, а также лопаток, которые неподвижно прикреплены к ободьям. По способу изготовления, рабочие колеса бывают сварными (чаще всего) либо цельнолитыми. Конструкция рабочего колеса, не содержащая движущихся деталей, очень прочна, что позволяет использовать турбину на весьма высоких напорах. С другой стороны, невозможность поворота лопаток приводит к наличию зон с низким КПД, а также с

повышенной вибрацией, работа в которых не

Радиально-осевые турбины являются самым

старым, но при этом самым распространенным типом гидротурбин. Техническая простота (и соответственно, дешевизна), очень широкий диапазон возможных напоров и расходов обеспечили им признанное лидерство. На крупнейших гидроэлектростанциях мира установлены именно эти турбины, им же принадлежит рекорд по единичной мощности

использоваться на напорах до 700 м. Однако, на небольших напорах радиально-осевые турбины приходится делать очень больших размеров, и в этом случае они уступают поворотно лопастным турбинам. На очень высоких напорах, особенно при относительно небольших расходах воды, более предпочтительно использование ковшовых турбин. Таким образом, наиболее оптимальны для радиально-осевых турбин средние и высокие

Это радиально-осевое рабочее колесо, рассчитанное на напор 1,8 м, имеет диаметр 4,5 м при мощности всего 0,4 МВт.