Kaplanova turbína

Obnovitelná energie Kaplanovy turbíny

Jak víme, k výrobě hydraulické energie musíme nalít velké množství vody vodopádem, abychom mohli pohybovat turbínou. Jednou z nejpoužívanějších turbín v hydraulické energii je Kaplanova turbína. Jedná se o hydraulickou tryskovou turbínu, která se používá s malými spády až do několika desítek metrů. Průtok je vždy potřeba, je velký, aby bylo možné generovat velké množství energie.

V tomto článku vám řekneme, z čeho se Kaplanova turbína skládá, jaké jsou její vlastnosti a jak se používá k výrobě hydraulické energie.

Co je Kaplanova turbína

Kaplanova turbína

Jedná se o hydraulickou tryskovou turbínu, která využívá malé výškové spády od několika metrů do několika desítek. Jednou z hlavních charakteristik je, že vždy pracuje s vysokými průtoky. Toky v rozmezí od 200 do 300 metrů krychlových za sekundu. Je široce používán pro výrobu hydraulické energie, což je druh obnovitelné energie.

Kaplanovu turbínu vynalezl v roce 1913 rakouský profesor Víktor Kaplan. Jedná se o typ vrtulové hydraulické turbíny, kde mají lopatky, které lze orientovat na různé proudění vody. Víme, že průtok vody se mění v závislosti na intenzitě objemu. Tím, že budeme moci mít lopatky, které jsou orientovány na tok vody, můžeme zvýšit výkon tím, že jej udržíme na vysoké hodnotě až do rychlostí 20–30% jmenovitého průtoku.

Nejběžnější věcí je, že tato turbína je vybavena s pevnými statorovými deflektory, které pomáhají řídit tok vody. Tímto způsobem je optimalizována výroba elektrické energie. Účinnost Kaplanovy turbíny lze použít pro širší rozsah průtoku v závislosti na potřebách. V ideálním případě by turbína měla být připravena pomocí orientačního systému, do kterého při změně průtoku umístíme deflektory statoru. Ne vždy máme stejný průtok vody, protože jsme závislí na srážkách a hladinách nádrže.

Když kapalina dosáhne Kaplanovy turbíny, díky spirálovitému potrubí slouží k úplnému napájení celého obvodu. Jakmile kapalina dosáhne turbíny, prochází skrz rozdělovač, který jí dává rotační rotaci. Právě zde je oběžné kolo zodpovědné za přesměrování toku na 90 stupňů, aby jej axiálně zvrátilo.

Hlavní charakteristiky

Když máme vrtulovou turbínu, víme, že regulace je prakticky nulová. To znamená, že turbína může pracovat pouze v určitém rozsahu, takže rozdělovač není ani nastavitelný. U Kaplanovy turbíny získáme orientaci lopatek oběžného kola, abychom se přizpůsobili průtoku vody. Pohyb se navíc přizpůsobuje aktuálnímu toku. Je to proto, že každé nastavení rozdělovače odpovídá jiné orientaci lopatek. Díky tomu je možné pracovat vyšší výtěžky až 90% v širokém rozsahu průtoků.

Pole použití těchto turbín dosahuje maximálních kapek kolem výšek 80 metrů a proudí až do průtoku 50 metrů krychlových za sekundu. Tím se částečně překrývá pole použití Francisova turbína. Tohle turbíny dosáhli pouze 10metrového poklesu a průtoku překročili 300 kubických metrů za sekundu.

Pro optimalizaci výroby hydraulické energie je velmi běžné vidět Kaplanovy turbíny. Jsou to vrtulové turbíny, které pracují na plný výkon a dobře reagují na jakoukoli přebytečnou tekutinu. Díky těmto turbínám eliminují velké množství instalačních nákladů, protože tato turbína je dražší než vrtulová turbína, ale instalace se z dlouhodobého hlediska stává mnohem efektivnější.

Jak turbíny pracují ve vodní energii

Pokud chceme udržovat konstantní napěťový výstup ve vodní elektrárně, musí být vždy udržována konstantní rychlost turbíny. Víme, že tlak vody se mění v závislosti na průtoku a intenzitě, při které klesá. Rychlost turbíny však musí být udržována konstantní bez ohledu na tyto změny tlaku. Aby zůstal stabilní, je vyžadováno velké množství ovládacích prvků jak v Francisově turbíně, tak v Kaplanově turbíně.

Často se vyrábějí instalace Peltonových kol, u nichž je pomáháno kontrolovat tok vody otevíráním a zavíráním vyhazovacích trysek. Pokud je v zařízení Kaplanova turbína, používá se obtoková tryska, která pomáhá odvrátit rychlé změny proudu v přívodních kanálech, které mohou náhle zvýšit tlak vody. Tímto způsobem zajišťujeme, aby vrtule byly vždy skladovány neustále a nebyly ovlivněny změnami tlaku vody. Tyto zvýšení tlaku vody se nazývají vodní kladiva. Mohou být velmi škodlivé pro zařízení.

Při všech těchto nastaveních je však udržován konstantní průtok vody tryskami, takže je udržován stabilní pohyb lopatek turbíny. Aby se zabránilo vodním rázům, jsou vypouštěcí trysky pomalu zavřeny. Turbíny používané k výrobě hydraulické energie se liší podle některých typů:

  • pro velké skoky a malé průtoky Používají se Peltonovy turbíny.
  • Pro tyhle menší hlavy, ale s vyšším průtokem Používají se Francisovy turbíny.
  • En velmi malé vodopády, ale s velmi velkým průtokem Používají se Kaplanovy a vrtulové turbíny.

Vodní elektrárny závisí na velkém množství vody obsažené v nádržích. Tento průtok musí být řízen a může být udržován téměř konstantní, aby mohla být voda transportována kanály nebo šoupátky. Průtok je řízen ventily, aby se přizpůsobil průtok vody, která prochází turbínou. Množství vody, které je dovoleno projít turbínou, závisí na poptávce po elektřině v každém okamžiku. Zbytek vody vychází vypouštěcími kanály.

Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o Kaplanově turbíně a výrobě vodní energie.


Obsah článku se řídí našimi zásadami redakční etika. Chcete-li nahlásit chybu, klikněte zde.

Buďte první komentář

Zanechte svůj komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.

*

*

  1. Odpovědný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajů: Ovládací SPAM, správa komentářů.
  3. Legitimace: Váš souhlas
  4. Sdělování údajů: Údaje nebudou sděleny třetím osobám, s výjimkou zákonných povinností.
  5. Úložiště dat: Databáze hostovaná společností Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Vaše údaje můžete kdykoli omezit, obnovit a odstranit.

bool (pravda)