ご存知のように、水力エネルギーを生成するには、タービンを動かすことができるように、滝を通して大量の水を注ぐ必要があります。 水力エネルギーで最も使用されているタービンのXNUMXつは カプラン水車。 これは、数十メートルまでの小さな勾配で使用される油圧ジェットタービンです。 大量のエネルギーを発生させることができるように、常に必要な流れは大きい。
この記事では、カプラン水車の構成、特性、水力エネルギーの生成方法について説明します。
カプラン水車とは
数メートルから数十メートルの高さの小さな勾配を使用する油圧ジェットタービンです。 主な特徴の200つは、常に高流量で動作することです。 毎秒300からXNUMX立方メートルの範囲の流れ。 これは、再生可能エネルギーの一種である水力エネルギーの生成に広く使用されています。
カプラン水車は、1913年にオーストリアのヴィクトルカプラン教授によって発明されました。 これは、さまざまな水の流れに向けることができるブレードを備えたプロペラ型の油圧タービンの一種です。 水の流れは、体積の強さによって変化することがわかっています。 水の流れに合わせたブレードを使用できるため、公称流量の20〜30％の流量までブレードを高く維持することで、パフォーマンスを向上させることができます。
最も普通のことは、このタービンが装備されているということです 水の流れを導くのに役立つ固定子デフレクター付き。 このようにして、電気エネルギーの生成が最適化されます。 カプラン水車の効率は、ニーズに応じてより広い範囲の流れに使用できます。 理想的には、タービンは、流れが変化したときにステーターデフレクターを配置するオリエンテーションシステムを使用して準備する必要があります。 降雨量と貯水池の水位に依存するため、常に同じ水流があるとは限りません。
流体がカプラン水車に到達すると、らせん状の導管のおかげで、全周に完全に供給されます。 流体がタービンに到達すると、流体に回転回転を与えるディストリビューターを通過します。 ここで、インペラが流れを90度に方向転換して、軸方向に逆流させます。
主要な機能
私たちがプロペラタービンを持っているとき、私たちは規制が事実上ゼロであることを知っています。 これは、タービンが特定の範囲でしか機能しないため、ディストリビューターを調整することさえできないことを意味します。 カプラン水車を使用すると、水流に合わせてインペラブレードの向きを取得できます。 さらに、動きは電流の流れに適応します。 これは、各ディストリビューター設定がブレードの異なる方向に対応しているためです。 これのおかげで、 幅広い流量で最大90％の高収率。
これらのタービンの使用分野は、約80メートルの高さの最大降下に達し、毎秒50立方メートルの流量まで流れます。 これは、使用分野と部分的に重複しています。 フランシス水車。 このタービン それらはわずか10メートルの落下に達し、毎秒300立方メートルの流量を超えました。
水力エネルギーの生成を最適化するために、カプラン水車を見るのは非常に一般的です。 これらは、フルキャパシティーで動作し、余分な液体によく反応するプロペラタービンです。 これらのタービンのおかげで、このタービンはプロペラタービンよりも高価であるため、大量の設置コストが削減されますが、長期的には設置の効率が大幅に向上します。
水力発電でタービンがどのように機能するか
水力発電設備で電圧出力を一定に保ちたい場合は、タービンの速度を常に一定に保つ必要があります。 水圧は、流量や落下強度によって変化することがわかっています。 ただし、これらの圧力変動に関係なく、タービン速度を一定に保つ必要があります。 安定性を維持するために、フランシス水車とカプラン水車の両方で多数の制御が必要です。
ペルトン水車の設置は、多くの場合、エジェクターノズルを開閉することによって水の流れを制御するのに役立ちます。 施設内にカプラン水車がある場合、排出バイパスノズルを使用して、水圧を突然上昇させる可能性のあるドロップチャネル内の急激な電流変化を偏向させます。 このようにして、プロペラは常に一定の方法で保管され、水圧の変化の影響を受けないようにします。 これらの水圧の上昇は、ウォーターハンマーとして知られています。 それらは施設に非常に損害を与える可能性があります。
ただし、これらすべての設定により、タービンブレードの動きが安定した状態に保たれるように、ノズルを通る水の一定の流れが維持されます。 ウォーターハンマーを避けるために、排出ノズルはゆっくりと閉じられます。 水力エネルギーの生成に使用されるタービンは、いくつかのタイプによって異なります。
- のために 大きなジャンプと小さな流量 ペルトン水車が使用されています。
- それらのための ヘッドは小さいが流量が多い フランシス水車を使用しています。
- En 非常に小さな滝ですが、非常に大きな流れがあります カプラン水車とプロペラ水車が使用されています。
水力発電所は、貯水池に含まれる大量の水に依存しています。 この流れは制御する必要があり、水をダクトまたは水圧管を通して輸送できるようにほぼ一定に保つことができます。 流れはバルブを介して制御され、タービンを通過する水の流れを調整します。 タービンを通過できる水の量は、各瞬間の電力需要によって異なります。 残りの水は排出チャネルから出てきます。
この情報で、カプラン水車と水力発電についてもっと学ぶことができることを願っています。