Kaip žinome, norėdami generuoti hidraulinę energiją, per krioklį turime išpilti daug vandens, kad galėtume pajudinti turbiną. Viena iš hidraulinėje energijoje dažniausiai naudojamų turbinų yra Kaplano turbina. Tai hidraulinė reaktyvinė turbina, naudojama su nedideliais nuolydžiais iki kelių dešimčių metrų. Srautas visada reikalingas yra didelis, kad būtų galima pagaminti didelį energijos kiekį.
Šiame straipsnyje mes jums pasakysime, iš ko susideda „Kaplan“ turbina, kokios jos charakteristikos ir kaip ji naudojama hidraulinei energijai generuoti.
Kas yra „Kaplan“ turbina
Tai hidraulinė reaktyvinė turbina, kurios aukštyje nuo kelių metrų iki kelių dešimčių naudojami nedideli nuolydžiai. Viena iš pagrindinių savybių yra ta, kad ji visada veikia esant dideliems srautams. Srautas svyruoja nuo 200 iki 300 kubinių metrų per sekundę. Jis yra plačiai naudojamas hidraulinei energijai gaminti, tai yra atsinaujinančios energijos rūšis.
Kaplano turbiną 1913 m. Išrado austrų profesorius Viktoras Kaplanas. Tai yra sraigto formos hidraulinės turbinos rūšis, kurioje jie turi mentes, kurios gali būti orientuotos į skirtingą vandens srautą. Mes žinome, kad vandens srautas skiriasi priklausomai nuo tūrio intensyvumo. Galėdami turėti ašmenis, orientuotus į vandens srautą, galime padidinti našumą išlaikydami aukštą srautą iki 20–30% vardinio srauto.
Normaliausia yra tai, kad ši turbina yra įrengta su fiksuotais statoriaus deflektoriais, kurie padeda nukreipti vandens srautą. Tokiu būdu optimizuojama elektros energijos gamyba. „Kaplan“ turbinos efektyvumas gali būti naudojamas platesniam srauto diapazonui, atsižvelgiant į poreikius. Idealiu atveju turbiną reikėtų paruošti naudojant orientavimo sistemą, į kurią, keičiantis srautui, dedame statoriaus deflektorius. Ne visada vandens srautas yra vienodas, nes priklausome nuo kritulių ir rezervuarų lygio.
Kai skystis pasiekia Kaplano turbiną, spiralės formos vamzdžio dėka, jis visiškai tiekia visą perimetrą. Kai skystis pasiekia turbiną, jis praeina per skirstytuvą, kuris suteikia skysčiui sukimąsi. Čia sparnuotė yra atsakinga už srauto nukreipimą į 90 laipsnių kampą, kad jis pasikeistų ašine kryptimi.
pagrindinės funkcijos
Kai turime sraigto turbiną, žinome, kad reguliavimas praktiškai yra nulis. Tai reiškia, kad turbina gali veikti tik tam tikrame diapazone, todėl skirstytuvas net nėra reguliuojamas. Su „Kaplan“ turbina gauname darbaračio mentių orientaciją, kad prisitaikytume prie vandens srauto. Be to, judėjimas prisitaiko prie dabartinio srauto. Taip yra todėl, kad kiekvienas skirstytuvo nustatymas atitinka skirtingą peilių orientaciją. Dėl to galima dirbti didesnis iki 90% derlius esant įvairiems srautų greičiams.
Šių turbinų naudojimo laukas pasiekia maksimalius maždaug 80 metrų aukščio lašus ir teka iki 50 kubinių metrų per sekundę srauto. Tai iš dalies sutampa su AVS naudojimo sritimi Pranciškaus turbina. Tai turbinos jie pasiekė tik 10 metrų kritimą ir viršijo 300 kubinių metrų per sekundę srautą.
Norint optimizuoti hidraulinės energijos gamybą, labai dažnai galima pamatyti „Kaplan“ turbinas. Tai yra sraigto turbinos, veikiančios visu pajėgumu ir gerai reaguojančios į bet kokį skysčio perteklių. Dėl šių turbinų jie pašalina didelę sumą montavimo išlaidoms, nes ši turbina yra brangesnė nei sraigto turbina, tačiau montavimas ilgainiui tampa daug efektyvesnis.
Kaip turbinos veikia hidroenergijoje
Jei norime išlaikyti pastovią įtampą hidroelektrinėje, turbinos greitis visada turi būti pastovus. Mes žinome, kad vandens slėgis skiriasi priklausomai nuo srauto greičio ir jo kritimo intensyvumo. Tačiau turbinos greitis turi būti pastovus, neatsižvelgiant į šiuos slėgio pokyčius. Norint išlikti stabiliam, reikalingas didelis skaičius tiek Francis, tiek Kaplan turbinų valdymo elementų.
Dažnai montuojami „Pelton“ ratų įrenginiai, kuriuose vandens srautą padeda valdyti atidarydami ir uždarydami išmetimo antgalius. Kai objekte yra „Kaplan“ turbina, naudojamas išleidimo aplinkkelio antgalis, padedantis nukreipti greitus srovės pokyčius kritimo kanaluose, kurie gali staiga padidinti vandens slėgį. Tokiu būdu užtikriname, kad sraigtai visada būtų laikomi pastoviai ir kad jų neveiktų vandens slėgio pokyčiai. Šie vandens slėgio padidėjimai yra žinomi kaip vandens plaktukai. Jie gali labai pakenkti įrenginiams.
Tačiau atlikus visus šiuos nustatymus, palaikomas pastovus vandens srautas per purkštukus, kad turbinos mentės judėtų stabiliai. Kad būtų išvengta vandens plaktukų, išleidimo antgaliai lėtai uždaromi. Hidraulinei energijai gaminti naudojamos turbinos skiriasi pagal kai kuriuos tipus:
- Už dideli šuoliai ir nedideli srautai Naudojamos Peltono turbinos.
- Tiems mažesnės galvos, bet su didesniu srautu Naudojamos Pranciškaus turbinos.
- En labai maži kriokliai, bet su labai dideliu srautu Naudojamos „Kaplan“ ir sraigto turbinos.
Hidroelektrinės priklauso nuo didelio vandens kiekio, esančio rezervuaruose. Šis srautas turi būti kontroliuojamas ir gali būti beveik pastovus, kad vandenį būtų galima transportuoti per ortakius ar švirkštus. Srautas valdomas per vožtuvus, kad būtų galima pritaikyti vandens srautą, einantį per turbiną. Vandens kiekis, kurį leidžiama praleisti per turbiną, priklauso nuo elektros energijos poreikio kiekvieną akimirką. Likęs vanduo išeina per išleidimo kanalus.
Tikiuosi, kad turėdami šią informaciją galite sužinoti daugiau apie „Kaplan“ turbiną ir hidroenergiją.