טורבינת קפלן

טורבינת קפלן אנרגיה מתחדשת

כידוע, כדי לייצר אנרגיה הידראולית עלינו לשפוך כמות גדולה של מים דרך מפל על מנת להזיז טורבינה. אחת הטורבינות הנפוצות ביותר באנרגיה הידראולית היא טורבינת קפלן. זוהי טורבינת סילון הידראולית המשמשת עם שיפועים קטנים עד כמה עשרות מטרים. הזרם תמיד נחוץ הוא גדול כדי שאפשר יהיה לייצר כמות גדולה של אנרגיה.

במאמר זה אנו נספר לכם ממה מורכבת הטורבינה של קפלן, מה המאפיינים שלה וכיצד משתמשים בה לייצור אנרגיה הידראולית.

מהי הטורבינה של קפלן

טורבינת קפלן

זוהי טורבינת סילון הידראולית המשתמשת בשיפועי גובה קטנים ממספר מטרים לעשרות בודדות. אחד המאפיינים העיקריים הוא שזה תמיד עובד עם קצב זרימה גבוה. זרימות שנעות בין 200 ל -300 קוב לשנייה. הוא נמצא בשימוש נרחב לייצור אנרגיה הידראולית, זהו סוג של אנרגיה מתחדשת.

טורבינת קפלן הומצאה בשנת 1913 על ידי פרופסור אוגטור קפלן האוסטרי. זהו סוג של טורבינת הידראולית בצורת מדחף בה יש להבים שניתן לכוון אותם לזרימת המים השונה. אנו יודעים שזרם המים משתנה בהתאם לעוצמת הנפח. על ידי היכולת לקבל להבים המכוונים לזרימת המים, אנו יכולים להגדיל את הביצועים על ידי שמירתם גבוה עד לשיעורי הזרימה של 20-30% מהזרימה הנומינלית.

הדבר הכי נורמלי הוא שטורבינה זו מגיעה מאובזרת עם מגני גלגל קבועים המסייעים בהנחיית זרימת המים. בדרך זו, ייצור האנרגיה החשמלית מותאם. היעילות של טורבינת קפלן יכולה לשמש למגוון רחב יותר של זרימה בהתאם לצרכים. באופן אידיאלי, יש להכין את הטורבינה באמצעות מערכת אוריינטציה בה אנו מניחים את סטי הסטטורים כאשר הזרימה משתנה. לא תמיד יש לנו את אותה זרימת מים מכיוון שאנו תלויים ברמות הגשמים והמאגרים.

כאשר הנוזל מגיע לטורבינת קפלן, בזכות צינור בצורת ספירלה, הוא משמש להזנת כל ההיקף. לאחר שהנוזל הגיע לטורבינה הוא עובר דרך מפיץ שנותן לנוזל את סיבובו הסיבובי. כאן האחראי על המדחף להסיט את הזרימה 90 מעלות כדי להפוך אותה בצורה צירית.

תכונות עיקריות

כשיש לנו טורבינת מדחף אנו יודעים שהוויסות אפסית כמעט. המשמעות היא שהטורבינה יכולה לעבוד רק בטווח מסוים, כך שהמפיץ אפילו אינו מתכוונן. עם טורבינת קפלן אנו מקבלים את הכיוון של להבי האימפלס בכדי להתאים את עצמם לזרימת המים. בנוסף התנועה מסתגלת לזרימה הנוכחית. הסיבה לכך היא שכל הגדרת מפיץ מתאימה לכיוון אחר של הלהבים. בזכות זה אפשר לעבוד איתו תשואות גבוהות יותר של עד 90% במגוון רחב של קצב זרימה.

שדה השימוש בטורבינות אלו מגיע לירידות מקסימליות של סביב 80 מטר וגובהו לקצב זרימה של 50 קוב לשנייה. זה חופף חלקית את תחום השימוש ב- טורבינת פרנסיס. הטורבינות הזה הם הגיעו רק לירידה של 10 מטר ועברו את הזרימה ל -300 קוב לשנייה.

כדי לייעל את ייצור האנרגיה ההידראולית מקובל מאוד לראות טורבינות קפלן. מדובר בטורבינות מדחף הפועלות בקיבולת מלאה ומגיבות היטב לכל עודף נוזלים. הודות לטורבינות אלו הן מבטלות כמות גדולה של עלויות התקנה מכיוון שטורבינה זו יקרה יותר מטורבינת מדחף אך ההתקנה הופכת ליעילה הרבה יותר לטווח הארוך.

כיצד פועלות טורבינות בכוח מים

אם אנו רוצים לשמור על תפוקת מתח קבועה במתקן הידרו-אלקטרי, יש לשמור על מהירות הטורבינה תמיד קבועה. אנו יודעים שלחץ המים משתנה בהתאם לקצב הזרימה ולעוצמה בה הוא נופל. עם זאת, יש לשמור על מהירות הטורבינה קבועה ללא קשר לשינויי לחץ אלה. על מנת להישאר יציב, נדרש מספר רב של בקרות בטורבינת פרנסיס וגם בטורבינת קפלן.

לעתים קרובות מתקנים גלגלי פלטון שבהם זרימת המים נעזרת בשליטה על ידי פתיחה וסגירה של חרירי המפלט. כשיש טורבינת קפלן במתקן, משתמשים בזרבובית עוקף פריקה כדי לסייע בהסטה של ​​שינויי זרם מהירים בערוצי הירידה שעלולים להגביר את לחץ המים לפתע. באופן זה אנו מבטיחים כי המדחפים מאוחסנים תמיד בצורה קבועה ואינם מושפעים משינויים בלחץ המים. עליות אלה בלחץ המים מכונות פטישי מים. הם יכולים להזיק מאוד למתקנים.

עם זאת, עם כל ההגדרות הללו, נשמרת זרימה קבועה של מים דרך החרירים כך שתנועת להבי הטורבינה נשמרת יציבה. כדי למנוע פטישי מים, חרירי הפריקה נסגרים לאט. הטורבינות המשמשות לייצור אנרגיה הידראולית משתנות בהתאם לסוגים מסוימים:

  • עבור קפיצות גדולות ושיעורי זרימה קטנים משתמשים בטורבינות פלטון.
  • עבור אלה ראשים קטנים יותר אך עם זרימה גבוהה יותר משתמשים בטורבינות של פרנסיס.
  • En מפלים קטנים מאוד אך עם זרימה גדולה מאוד נעשה שימוש בטורבינות קפלן ומדחף.

צמחים הידרואלקטריים תלויים בכמות גדולה של מים הכלולים במאגרים. יש לשלוט על זרימה זו וניתן לשמור עליה כמעט קבועה כך שניתן יהיה להעביר את המים דרך הצינורות או המכלאות. הזרימה נשלטת באמצעות שסתומים כדי להתאים את זרימת המים העוברת דרך הטורבינה. כמות המים שמותרת לעבור דרך הטורבינה תלויה בביקוש החשמל בכל רגע ורגע. שאר המים יוצאים דרך תעלות הפריקה.

אני מקווה שעם המידע הזה תוכלו ללמוד עוד על ייצור הטורבינה וההיידר אנרגיה של קפלן.


תוכן המאמר עומד בעקרונותינו של אתיקה עריכתית. כדי לדווח על שגיאה לחץ כאן.

היה הראשון להגיב

השאירו את התגובה שלכם

כתובת הדוא"ל שלך לא תפורסם.

*

*

  1. אחראי לנתונים: מיגל אנחל גטון
  2. מטרת הנתונים: בקרת ספאם, ניהול תגובות.
  3. לגיטימציה: הסכמתך
  4. מסירת הנתונים: הנתונים לא יועברו לצדדים שלישיים אלא בהתחייבות חוקית.
  5. אחסון נתונים: מסד נתונים המתארח על ידי Occentus Networks (EU)
  6. זכויות: בכל עת תוכל להגביל, לשחזר ולמחוק את המידע שלך.