Както знаем, за да генерираме хидравлична енергия, трябва да излеем голямо количество вода през водопад, за да преместим турбина. Една от най-използваните турбини в хидравличната енергия е Турбина на Каплан. Това е хидравлична реактивна турбина, която се използва с малки наклони до няколко десетки метра. Потокът винаги е необходим е голям, за да може да се генерира голямо количество енергия.
В тази статия ще ви разкажем от какво се състои турбината Kaplan, какви са нейните характеристики и как се използва за генериране на хидравлична енергия.
Какво представлява турбината на Каплан
Това е хидравлична реактивна турбина, която използва малки наклони във височина от няколко метра до няколко десетки. Една от основните характеристики е, че винаги работи с високи дебити. Дебитите варират от 200 до 300 кубически метра в секунда. Той се използва широко за генериране на хидравлична енергия, като това е вид възобновяема енергия.
Турбината на Каплан е изобретена през 1913 г. от австрийския професор Виктор Каплан. Това е тип хидравлична турбина с форма на витло, където те имат лопатки, които могат да бъдат ориентирани към различния поток на водата. Знаем, че водният поток варира в зависимост от интензивността на обема. Чрез възможността да имаме лопатки, ориентирани към потока вода, можем да увеличим производителността, като я поддържаме висока до скорости на потока от 20-30% от номиналния дебит.
Най-нормалното е, че тази турбина е оборудвана с фиксирани статорни дефлектори, които помагат за насочването на водния поток. По този начин се оптимизира генерирането на електрическа енергия. Ефективността на турбината Kaplan може да се използва за по-широк обхват на потока в зависимост от нуждите. В идеалния случай турбината трябва да бъде подготвена с помощта на ориентационна система, в която поставяме статорните дефлектори, когато потокът се промени. Не винаги имаме еднакъв воден поток, тъй като зависим от валежите и нивата на резервоара.
Когато течността достигне турбината на Каплан, благодарение на спираловиден канал, тя служи за пълно захранване на цялата обиколка. След като течността достигне турбината, тя преминава през разпределител, който дава въртене на флуида. Това е мястото, където работното колело е отговорно за отклоняването на потока на 90 градуса, за да го обърне аксиално.
ключови характеристики
Когато разполагаме с винтова турбина, знаем, че регулирането на практика е нула. Това означава, че турбината може да работи само в определен диапазон, така че разпределителят дори не може да се регулира. С турбината Kaplan получаваме ориентацията на лопатките на работното колело, за да се приспособи към водния поток. Освен това движението се адаптира към текущия поток. Това е така, защото всяка настройка на разпределителя съответства на различна ориентация на лопатките. Благодарение на това е възможно да се работи с по-високи добиви до 90% в широк диапазон на дебита.
Областта на използване на тези турбини достига максимални спадове от около 80 метра височина и тече до дебит от 50 кубически метра в секунда. Това частично припокрива полето на използване на Турбина на Франсис. Това турбини те достигнаха само 10-метров спад и надхвърлиха 300 кубически метра в секунда в потока.
За да се оптимизира генерирането на хидравлична енергия, много често се виждат турбините Kaplan. Те са винтови турбини, които работят с пълен капацитет и реагират добре на всяка излишна течност. Благодарение на тези турбини те елиминират голям брой инсталационни разходи, тъй като тази турбина е по-скъпа от турбината на витлото, но инсталацията става много по-ефективна в дългосрочен план.
Как работят турбините в хидроенергията
Ако искаме да поддържаме постоянно изходно напрежение в хидроелектрическата инсталация, скоростта на турбината винаги трябва да се поддържа постоянна. Знаем, че налягането на водата варира в зависимост от дебита и интензивността, с която пада. Скоростта на турбината обаче трябва да се поддържа постоянна, независимо от тези колебания на налягането. За да остане стабилен, се изискват голям брой контроли както в турбината на Франсис, така и в турбината на Каплан.
Често се правят пелтонови инсталации, при които потокът вода се подпомага за контролиране чрез отваряне и затваряне на дюзите на ежектора. Когато в съоръжението има турбина на Каплан, се използва байпасна дюза за изпускане, която помага за отклоняване на бързите промени в тока в падащите канали, които могат внезапно да увеличат налягането на водата. По този начин ние гарантираме, че витлата винаги се съхраняват постоянно и не се влияят от промени в налягането на водата. Тези повишения на налягането на водата са известни като водни чукове. Те могат да навредят много на съоръженията.
При всички тези настройки обаче се поддържа постоянен поток вода през дюзите, така че движението на лопатките на турбината да се поддържа стабилно. За да се избегнат водни чукове, нагнетателните дюзи се затварят бавно. Турбините, използвани за генериране на хидравлична енергия, варират според някои видове:
- За големи скокове и малки дебити Използват се турбини Pelton.
- За тези по-малки глави, но с по-голям поток Използват се турбини на Франсис.
- En много малки водопади, но с много голям поток Използват се турбини Kaplan и витлови винтове.
Водноелектрическите централи зависят от голямо количество вода, която се съдържа в резервоарите. Този поток трябва да се контролира и може да се поддържа почти постоянен, за да може водата да се транспортира през каналите или резервоарите. Потокът се контролира през клапани за адаптиране на потока вода, който преминава през турбината. Количеството вода, което е разрешено да премине през турбината, зависи от търсенето на електроенергия във всеки момент. Останалата вода излиза през изпускателните канали.
Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за турбината на Каплан и производството на водна енергия.