Пропеллерные турбины (полу-Каплан)
Пропеллерная турбина имеет самую высокую быстроходность среди всех типов турбин. Что позволяет при малых скоростях потока получать более высокую скорость вращения.
Высокие обороты турбины в свою очередь позволяют применять более быстроходные, а значит, более легкие и дешевые электрогенераторы или уменьшать расходы на мультипликаторы. Поэтому пропеллерные турбины применяют при самых низких напорах, когда скорости потока невелики.
По внешнему виду ротор пропеллерной турбины похож на гребной винт судна
Лопасти ротора турбины, работающей в воде, изготавливают значительно шире, чем лопасти пропеллера самолета, что вызвано необходимостью избежать на рабочих режимах кавитации — образования пузырьков разряжения, которые нарушают правильную работу турбины и вызывают быстрое разрушение лопастей. Профили лопастей турбин также сильно отличаются от профилей, применяемых в воздухе. Профиль лопасти имеет гораздо меньшую относительную толщину и меньшую стрелку прогиба. Сделано это для уменьшения коэффициента подъемной силы, а, следовательно, для уменьшения риска возникновения кавитации.
Лопасти в турбине могут изготавливаться как фиксированными, так и поворотными. В первом случае лопасти неподвижно закреплены под выбранным углом, соответствующим рабочему напору и оптимальной нагрузке генератора. Поворотные лопасти оправдано применять при значительных колебаниях напора и работе генератора в энергосистеме с переменной нагрузкой. С помощью поворотных лопастей можно поддерживать неизменную частоту вращения ротора и частоту вырабатываемого напряжения в генераторах.
Ротор пропеллерной турбины в сборе
В пропеллерной турбине имеется направляющий аппарат, который служит для подачи потока воды под нужным углом на лопасти турбины для достижения максимального коэффициента полезного действия. Направляющий аппарат позволяет регулировать мощность турбины, а также, в некоторых случаях, полностью прекращать доступ воды к рабочему колесу турбины.
Направляющий аппарат турбины
Пропеллерные турбины снабжаются отсасывающими трубами. Отсасывающая труба представляет собой расширяющийся по сечению канал для отвода воды из турбины. При увеличении сечения трубопровода скорость воды и ее кинетическая энергия уменьшаются, что позволяет уменьшить потери энергии в отходящем потоке. Кроме того, отсасывающая труба позволяет расположить турбину выше уровня воды в нижнем бьефе. Отсасывающие трубы бывают прямые как на гидроагрегате:
Гидроагрегат с прямой отсасывающей трубой
Так и изогнутые, как гидроагрегате: гидроагрегат с изогнутой отсасывающей трубой
