जलविद्युत ऊर्जा उत्पादन के लिए विश्व स्तर पर सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले तत्वों में से एक है फ्रांसिस टरबाइन। यह एक टर्बो मशीन है जिसे जेम्स बी। फ्रांसिस ने विकसित किया था और प्रतिक्रिया और मिश्रित प्रवाह के माध्यम से काम करता है। वे हाइड्रोलिक टर्बाइन हैं जो एक व्यापक श्रेणी की कूद और प्रवाह दर देने में सक्षम हैं और ढलानों पर दो मीटर से लेकर कई सौ मीटर तक संचालित होते हैं।
इस लेख में हम आपको फ्रांसिस टरबाइन की सभी विशेषताओं और महत्व के बारे में बताने जा रहे हैं।
प्रमुख विशेषताएं
इस प्रकार की टरबाइन कई मीटर से लेकर सैकड़ों मीटर तक की ऊँचाई के असमान स्तरों में संचालित करने में सक्षम है। इस तरह, यह सिर और प्रवाह की एक विस्तृत श्रृंखला में काम करने में सक्षम होने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उच्च दक्षता वाले गोंद के लिए धन्यवाद जो बनाया गया है और इसके लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री, यह मॉडल दुनिया में सबसे अधिक उपयोग किया जाएगा। इसका मुख्य उपयोग जल विद्युत संयंत्रों में विद्युत उत्पादन के क्षेत्र में है।
पनबिजली ऊर्जा, जैसा कि हम जानते हैं, एक प्रकार की नवीकरणीय ऊर्जा है जो विद्युत प्रवाह उत्पन्न करने के लिए कंटेनरों में पानी का उपयोग करती है। ये टर्बाइन स्थापित करने के लिए डिजाइन करने में काफी कठिन और महंगे हैं लेकिन दशकों तक काम कर सकते हैं। यह इस प्रकार की टर्बाइनों की शुरुआती लागत को बाकी की तुलना में अधिक बनाता है। हालांकि, यह इसके लायक है क्योंकि शुरुआती निवेश पहले कुछ वर्षों में भुगतान करने में सक्षम है। फोटोवोल्टिक ऊर्जा के रूप में जिसमें हम 25 साल के औसत उपयोगी जीवन के साथ सौर पैनलों का उपयोग करते हैं, हम 10-15 वर्षों के उपयोग के दौरान निवेश को फिर से जमा कर सकते हैं।
फ्रांसिस टरबाइन में एक हाइड्रोडायनामिक डिज़ाइन है यह हमें इस तथ्य के कारण उच्च प्रदर्शन की गारंटी देता है कि शायद ही कोई पानी की कमी हो। वे दिखने में काफी मजबूत हैं और रखरखाव की लागत कम है। रखरखाव के कम होने और सामान्य लागतों को कम करने के बाद से इस प्रकार के टर्बाइनों का यह सबसे लाभप्रद बिंदु है। 800 मीटर से अधिक ऊंचाइयों वाले फ्रांसिस टरबाइन की स्थापना की बिल्कुल भी सिफारिश नहीं की गई है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण में बहुत अधिक विविधताएं हैं। न ही इस प्रकार की टरबाइन को उन जगहों पर स्थापित करना उचित है जहां प्रवाह में बड़े बदलाव हैं।
फ्रांसिस टरबाइन में गुहिकायन
कैविटी एक महत्वपूर्ण पहलू है जिसे हमें हर समय नियंत्रित करना चाहिए। यह एक हाइड्रोडायनामिक प्रभाव है जो होता है जब टर्बाइनों से गुजरने वाले पानी के भीतर भाप गुहाएं उत्पन्न होती हैं। पानी के साथ के रूप में, यह किसी भी अन्य तरल पदार्थ के साथ हो सकता है जो एक तरल अवस्था में होता है और जिसके माध्यम से यह उन बलों पर कार्य करता है जो अवसाद में अंतर का जवाब देते हैं। इस मामले में, यह तब होता है जब तरल तेज गति से तेज गति से गुजरता है और तरल पदार्थ और बर्नौली निरंतर के संरक्षण के बीच विघटन होते हैं।
ऐसा हो सकता है कि तरल का वाष्प दबाव इस तरह से हो कि अणु तुरंत बदल सकें यह वाष्प हो गया है और बड़ी संख्या में बुलबुले बन गए हैं। ये बुलबुले गुहाओं के रूप में जाने जाते हैं। यह वह जगह है जहां गुहिकायन की अवधारणा आती है।
ये सब बुलबुले उन क्षेत्रों की यात्रा करें जहाँ से कम दबाव पड़ता है जहाँ उच्च दबाव है। इस यात्रा के दौरान, वाष्प अचानक तरल अवस्था में लौट आता है। यह बुलबुले को कुचलने और निराश करने और गैस निशान बनाने का कारण बनता है जो ठोस सतह पर बड़ी मात्रा में ऊर्जा का उत्पादन करता है और जो टकराव के दौरान दरार कर सकता है।
यह सब या तो हमें फ्रांसिस टरबाइन में ध्यान में रखना पड़ता है।
फ्रांसिस टरबाइन भागों
इस प्रकार के टर्बाइनों के अलग-अलग हिस्से होते हैं और हर एक पनबिजली ऊर्जा की गारंटी के लिए प्रभारी होता है। हम इनमें से प्रत्येक भाग का विश्लेषण करने जा रहे हैं:
- सर्पिल कक्ष: यह फ्रांसिस टरबाइन का हिस्सा है जो प्ररित करनेवाला के इनलेट पर द्रव को समान रूप से वितरित करने के लिए जिम्मेदार है। इस सर्पिल कक्ष में एक घोंघे का आकार होता है और यह इसलिए है क्योंकि द्रव की औसत गति इसके प्रत्येक बिंदु पर स्थिर होनी चाहिए। यही कारण है कि यह एक सर्पिल और घोंघे के आकार में होना चाहिए। इस कक्ष का क्रॉस सेक्शन विभिन्न प्रकार का हो सकता है। एक ओर, आयताकार और दूसरी तरफ, गोलाकार सबसे अधिक बार।
- पूर्ववर्ती: यह इस टरबाइन का वह हिस्सा है जो स्थिर ब्लेड से बना होता है। इन ब्लेडों में एक विशुद्ध रूप से संरचनात्मक कार्य होता है। वे सर्पिल कक्ष की संरचना को बनाए रखने के लिए सेवा करते हैं जो हमने ऊपर उल्लेख किया है और इसे पर्याप्त कठोरता देते हैं ताकि पूरे हाइड्रोडायनामिक संरचना का समर्थन कर सकें और पानी के नुकसान को कम कर सकें।
- वितरक: इस हिस्से को चलती गाइड वैन द्वारा बनाया गया है। इन तत्वों को निश्चित रूप से प्ररित करने वाले अरबों की ओर पानी को निर्देशित करना चाहिए। इसके अलावा, यह वितरक फ्रांसिस टरबाइन से गुजरने के दौरान प्रवाह की अनुमति देने के नियमन का प्रभारी है। यह है कि टरबाइन की शक्ति को कैसे संशोधित किया जा सकता है ताकि इसे विद्युत नेटवर्क के लोड विविधताओं के लिए जितना संभव हो समायोजित किया जा सके। इसी समय, यह मशीन के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए द्रव के प्रवाह को निर्देशित करने में सक्षम है।
- इम्पेलर या रोटर: यह फ्रांसिस टरबाइन का दिल है। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह पूरी मशीन के बीच ऊर्जा का स्थान होता है। द्रव की ऊर्जा सामान्य रूप से जिस क्षण यह प्ररित करनेवाला से होकर गुजरती है वह गतिज ऊर्जा का योग है, दबाव के साथ ऊर्जा और ऊंचाई के संबंध में संभावित ऊर्जा। टरबाइन इस ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार है। प्ररित करनेवाला इस ऊर्जा को एक शाफ्ट के माध्यम से एक विद्युत जनरेटर में स्थानांतरित करने के लिए जिम्मेदार है जहां यह अंतिम रूपांतरण किया जाता है। इसके विभिन्न रूप हो सकते हैं, जो मशीन के लिए तैयार की गई क्रांति की विशिष्ट संख्या पर निर्भर करता है।
- खिंचाव ट्यूब: यह वह हिस्सा है जहां टरबाइन से तरल पदार्थ निकलता है। इस भाग का कार्य द्रव को निरंतरता देना है और उस कूद को पुनः प्राप्त करना है जो आउटलेट जल स्तर से ऊपर की सुविधाओं में खो गया है। सामान्य तौर पर, इस हिस्से को एक विसारक के रूप में बनाया जाता है ताकि यह एक चूषण प्रभाव उत्पन्न करे जो ऊर्जा के उस भाग को पुनः प्राप्त करने में मदद करता है जिसे रोटर तक पहुंचाया नहीं गया है।
मुझे उम्मीद है कि इस जानकारी से आप फ्रांसिस टरबाइन के बारे में अधिक जान सकते हैं।