Mint tudjuk, a hidraulikus energia előállításához nagy mennyiségű vizet kell öntenünk egy vízesésen keresztül a turbina mozgatásához. A hidraulikus energiában az egyik leggyakrabban használt turbina a Kaplan turbina. Ez egy hidraulikus sugárhajtású turbina, amelyet kis lejtőkkel, akár néhány tíz méterig használnak. Az áramlás mindig nagy, így nagy mennyiségű energia keletkezhet.
Ebben a cikkben meg fogjuk mondani, hogy a Kaplan turbina miből áll, milyen jellemzői vannak, és hogyan használják fel hidraulikus energia előállítására.
Mi a Kaplan turbina
Ez egy hidraulikus sugárhajtású turbina, amely kis magasságokat használ néhány métertől néhány tízig. Az egyik fő jellemző, hogy mindig nagy áramlási sebességgel működik. Áramlási sebesség 200-300 köbméter / másodperc. Széles körben használják hidraulikus energia előállítására, ez egyfajta megújuló energia.
A Kaplan turbinát Víktor Kaplan osztrák professzor találta ki 1913-ban. Ez egy olyan típusú légcsavar alakú hidraulikus turbina, ahol vannak pengéik, amelyek orientálhatók a víz különböző áramlásához. Tudjuk, hogy a víz áramlása a térfogat intenzitásától függően változik. Azáltal, hogy a víz áramlásához igazodó pengékkel rendelkezhetünk, növelhetjük a teljesítményt azáltal, hogy magasan tartjuk a névleges áramlás 20-30% -áig terjedő áramlási sebességig.
A legnormálisabb, hogy ez a turbina fel van szerelve rögzített állórész-terelőkkel, amelyek segítenek a víz áramlásának irányításában. Ily módon optimalizálják az elektromos energia előállítását. A Kaplan turbina hatékonysága az igényektől függően szélesebb áramlási tartományban használható. Ideális esetben a turbinát olyan orientációs rendszerrel kell elkészíteni, amelyben az állórész terelőit az áramlás változásakor helyezzük el. A vízhozamunk nem mindig azonos, mivel a csapadéktól és a tározók szintjétől függünk.
Amikor a folyadék eléri a Kaplan turbinát, egy spirál alakú vezetéknek köszönhetően a teljes kerület teljes táplálására szolgál. Miután a folyadék elérte a turbinát, egy elosztón halad át, amely a folyadéknak forog. Itt a járókerék feladata az áramlás 90 fokos elterelése az axiális irányú megfordításáért.
Főbb jellemzők
Ha van egy légcsavaros turbinánk, tudjuk, hogy a szabályozás gyakorlatilag nulla. Ez azt jelenti, hogy a turbina csak egy bizonyos tartományban működhet, így az elosztó nem is állítható. A Kaplan turbinával megkapjuk a járókerék lapátjának tájolását, hogy igazodjunk a víz áramlásához. Ezenkívül a mozgás alkalmazkodik az aktuális áramláshoz. Ez azért van, mert minden elosztó beállítás megfelel a lapátok eltérő irányának. Ennek köszönhetően lehet dolgozni magasabb, akár 90% -os hozam az áramlási sebességek széles tartományában.
Ezeknek a turbináknak a felhasználási területe eléri a 80 méter körüli maximális cseppeket, és 50 köbméter / másodperc áramlási sebességgel áramlik. Ez részben átfedi a Francis turbina. Ez a turbina csak 10 méteres esést értek el, és áramlásukban meghaladták a 300 köbméter / másodperc értéket.
A hidraulikus energia termelésének optimalizálása érdekében nagyon gyakran látni Kaplan turbinákat. Ezek olyan légcsavaros turbinák, amelyek teljes kapacitással működnek és jól reagálnak a felesleges folyadékra. Ezeknek a turbináknak köszönhetően nagy mennyiségű telepítési költséget kiküszöbölnek, mivel ez a turbina drágább, mint egy légcsavaros turbina, de a telepítés hosszú távon sokkal hatékonyabbá válik.
Hogyan működnek a turbinák a vízerőművekben
Ha állandó feszültségkimenetet akarunk tartani egy vízierőműben, akkor a turbina fordulatszámát mindig állandóan kell tartani. Tudjuk, hogy a víz nyomása az áramlási sebességtől és az esés intenzitásától függően változik. A turbina sebességét azonban állandónak kell tartani, függetlenül a nyomásváltozásoktól. A stabilitás megőrzése érdekében nagyszámú vezérlésre van szükség mind a Francis, mind a Kaplan turbinában.
Gyakran készülnek a Pelton keréktárcsák, amelyekben a kidobó fúvókák kinyitásával és bezárásával segítik a víz áramlásának szabályozását. Ha Kaplan turbina van a létesítményben, akkor egy kisülés bypass fúvókát használnak, amely segít elhárítani a csepp csatornák gyors áramváltozásait, amelyek hirtelen megnövelhetik a víz nyomását. Így biztosítjuk, hogy a légcsavarokat mindig állandó módon tároljuk, és a víznyomás változásai ne befolyásolják őket. Ezeket a víznyomás-növekedéseket vízkalapácsként ismerjük. Nagyon károsak lehetnek a létesítményekre.
Mindezen beállítások mellett azonban a fúvókákon keresztül állandó vízáramlást tartanak fenn, így a turbinapengék mozgása stabil marad. A vízkalapácsok elkerülése érdekében az ürítő fúvókák lassan záródnak. A hidraulikus energia előállításához használt turbinák egyes típusok szerint változnak:
- mert nagy ugrások és kicsi áramlási sebességek Pelton turbinákat használnak.
- Azok számára kisebb fejek, de nagyobb áramlással Francis turbinákat használnak.
- En nagyon kicsi, de nagyon nagy vízfolyásokkal Kaplan és propeller turbinákat használnak.
A vízierőművek nagy mennyiségű víztől függenek, amelyet a tározók tartalmaznak. Ezt az áramlást szabályozni kell, és szinte állandóan tartható annak érdekében, hogy a víz a csatornákon vagy a töltőállomásokon keresztül szállítható legyen. Az áramlást szelepeken keresztül szabályozzák a turbinán áthaladó víz áramlásának adaptálására. A turbinán átengedhető vízmennyiség minden pillanatban az áramigénytől függ. A maradék víz a kibocsátó csatornákon keresztül jön ki.
Remélem, hogy ezekkel az információkkal többet megtudhat a Kaplan turbina és vízerőművekről.