Kaplan-Turbine

Erneuerbare Energie der Kaplan-Turbine

Wie wir wissen, müssen wir zur Erzeugung von hydraulischer Energie eine große Menge Wasser durch einen Wasserfall gießen, um eine Turbine bewegen zu können. Eine der am häufigsten verwendeten Turbinen in der hydraulischen Energie ist die Kaplan-Turbine. Es handelt sich um eine hydraulische Strahlenturbine, die mit kleinen Gefällen bis zu einigen zehn Metern eingesetzt wird. Der Durchfluss wird immer groß benötigt, damit eine große Energiemenge erzeugt werden kann.

In diesem Artikel erklären wir Ihnen, woraus die Kaplan-Turbine besteht, welche Eigenschaften sie hat und wie sie zur Erzeugung von hydraulischer Energie verwendet wird.

Was ist die Kaplan-Turbine?

Kaplan-Turbine

Es handelt sich um eine hydraulische Strahlenturbine, die kleine Höhengradienten von einigen Metern bis zu einigen Zehnern verwendet. Eines der Hauptmerkmale ist, dass es immer mit hohen Durchflussraten arbeitet. Flüsse von 200 bis 300 Kubikmeter pro Sekunde. Es wird häufig zur Erzeugung von hydraulischer Energie verwendet, wobei es sich um eine Art erneuerbarer Energie handelt.

Die Kaplan-Turbine wurde 1913 vom österreichischen Professor Víktor Kaplan erfunden. Es handelt sich um eine Art propellerförmige Hydraulikturbine mit Schaufeln, die auf den unterschiedlichen Wasserfluss ausgerichtet werden können. Wir wissen, dass der Wasserfluss in Abhängigkeit von der Intensität des Volumens variiert. Durch die Möglichkeit, Schaufeln zu haben, die auf den Wasserfluss ausgerichtet sind, können wir die Leistung steigern, indem wir sie bis zu Durchflussraten von 20 bis 30% des Nenndurchflusses hoch halten.

Das Normalste ist, dass diese Turbine ausgestattet ist mit festen Statorabweisern, die den Wasserfluss leiten. Auf diese Weise wird die Erzeugung elektrischer Energie optimiert. Der Wirkungsgrad der Kaplan-Turbine kann je nach Bedarf für einen größeren Durchflussbereich genutzt werden. Idealerweise sollte die Turbine mit einem Orientierungssystem vorbereitet werden, in das wir die Statorabweiser einsetzen, wenn sich die Strömung ändert. Wir haben nicht immer den gleichen Wasserfluss, da wir von Niederschlag und Reservoir abhängig sind.

Wenn das Fluid dank einer spiralförmigen Leitung die Kaplan-Turbine erreicht, dient es dazu, den gesamten Umfang vollständig zu versorgen. Sobald das Fluid die Turbine erreicht hat, passiert es einen Verteiler, der dem Fluid seine Rotationsrotation verleiht. Hier ist das Laufrad dafür verantwortlich, die Strömung um 90 Grad umzuleiten, um sie axial umzukehren.

Schlüsselmerkmale

Wenn wir eine Propellerturbine haben, wissen wir, dass die Regelung praktisch Null ist. Dies bedeutet, dass die Turbine nur in einem bestimmten Bereich arbeiten kann, sodass der Verteiler nicht einmal einstellbar ist. Mit der Kaplan-Turbine erhalten wir die Ausrichtung der Laufradschaufeln, um sie an den Wasserfluss anzupassen. Außerdem passt sich die Bewegung dem Stromfluss an. Dies liegt daran, dass jede Verteilereinstellung einer anderen Ausrichtung der Schaufeln entspricht. Dank dessen ist es möglich, mit zu arbeiten höhere Ausbeuten von bis zu 90% in einem weiten Bereich von Durchflussraten.

Das Einsatzgebiet dieser Turbinen erreicht maximale Tropfen von rund 80 Metern Höhe und fließt bis zu einer Durchflussrate von 50 Kubikmetern pro Sekunde. Dies überlappt teilweise den Einsatzbereich der Francis Turbine. Diese Turbinen Sie erreichten nur einen Abfall von 10 Metern und überstiegen 300 Kubikmeter pro Sekunde im Durchfluss.

Um die Erzeugung von hydraulischer Energie zu optimieren, werden häufig Kaplan-Turbinen eingesetzt. Es handelt sich um Propellerturbinen, die mit voller Leistung arbeiten und gut auf überschüssige Flüssigkeit reagieren. Dank dieser Turbinen entfallen große Installationskosten, da diese Turbine teurer als eine Propellerturbine ist, die Installation jedoch langfristig wesentlich effizienter wird.

Wie Turbinen in der Wasserkraft arbeiten

Wenn wir eine Spannungsabgabe in einer Wasserkraftanlage konstant halten wollen, muss die Drehzahl der Turbine immer konstant gehalten werden. Wir wissen, dass der Wasserdruck abhängig von der Durchflussrate und der Intensität, mit der er fällt, variiert. Die Turbinendrehzahl muss jedoch unabhängig von diesen Druckschwankungen konstant gehalten werden. Um stabil zu bleiben, ist eine große Anzahl von Steuerungen sowohl in der Francis-Turbine als auch in der Kaplan-Turbine erforderlich.

Pelton-Radinstallationen werden häufig hergestellt, bei denen der Wasserfluss durch Öffnen und Schließen der Auswerferdüsen gesteuert wird. Wenn sich eine Kaplan-Turbine in der Anlage befindet, wird eine Auslass-Bypass-Düse verwendet, um schnelle Stromänderungen in den Tropfenkanälen abzulenken, die den Wasserdruck plötzlich erhöhen können. Auf diese Weise stellen wir sicher, dass die Propeller immer konstant gehalten werden und nicht von Änderungen des Wasserdrucks beeinflusst werden. Diese Wasserdruckerhöhungen werden als Wasserhämmer bezeichnet. Sie können für Einrichtungen sehr schädlich sein.

Bei all diesen Einstellungen wird jedoch ein konstanter Wasserfluss durch die Düsen aufrechterhalten, so dass die Bewegung der Turbinenschaufeln stabil bleibt. Um Wasserhämmer zu vermeiden, werden die Auslassdüsen langsam geschlossen. Die zur Erzeugung von hydraulischer Energie verwendeten Turbinen variieren je nach Typ:

  • Für große Sprünge und kleine Durchflussraten Peltonturbinen werden verwendet.
  • Für diejenigen, kleinere Köpfe, aber mit einem höheren Durchfluss Francis-Turbinen werden verwendet.
  • En sehr kleine Wasserfälle, aber mit einem sehr großen Fluss Es werden Kaplan- und Propellerturbinen eingesetzt.

Wasserkraftwerke sind auf eine große Menge Wasser angewiesen, die in Stauseen enthalten ist. Dieser Durchfluss muss kontrolliert werden und kann nahezu konstant gehalten werden, damit das Wasser durch die Kanäle oder Druckbehälter transportiert werden kann. Der Durchfluss wird durch Ventile gesteuert, um den Wasserfluss anzupassen, der durch die Turbine fließt. Die Menge an Wasser, die durch die Turbine fließen darf, hängt zu jedem Zeitpunkt vom Strombedarf ab. Der Rest des Wassers tritt durch die Abflusskanäle aus.

Ich hoffe, dass Sie mit diesen Informationen mehr über die Kaplan-Turbinen- und Wasserkrafterzeugung erfahren können.


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