Kā mēs zinām, lai radītu hidraulisko enerģiju, mums ir jāizlej liels daudzums ūdens caur ūdenskritumu, lai pārvietotu turbīnu. Viena no hidrauliskajā enerģijā visbiežāk izmantotajām turbīnām ir Kaplana turbīna. Tā ir hidrauliskā reaktīvā turbīna, ko izmanto ar nelieliem slīpumiem līdz dažiem desmitiem metru. Plūsma vienmēr ir nepieciešama, tā ir liela, lai varētu ģenerēt lielu enerģijas daudzumu.
Šajā rakstā mēs jums pastāstīsim, no kā sastāv Kaplan turbīna, kādas ir tās īpašības un kā to izmanto hidrauliskās enerģijas ražošanai.
Kas ir Kaplana turbīna
Tā ir hidrauliskā reaktīvā turbīna, kurā tiek izmantoti mazi gradientu augstumi no dažiem metriem līdz dažiem desmitiem. Viena no galvenajām īpašībām ir tā, ka tā vienmēr darbojas ar lielu plūsmas ātrumu. Plūsma svārstās no 200 līdz 300 kubikmetriem sekundē. To plaši izmanto hidrauliskās enerģijas ražošanai, kas ir atjaunojamās enerģijas veids.
Kaplāna turbīnu 1913. gadā izgudroja austriešu profesors Viktors Kaplans. Tas ir tāda veida dzenskrūves formas hidrauliskā turbīna, kurā tiem ir asmeņi, kurus var orientēt uz dažādu ūdens plūsmu. Mēs zinām, ka ūdens plūsma mainās atkarībā no tilpuma intensitātes. Ja mums ir asmeņi, kas ir orientēti uz ūdens plūsmu, mēs varam palielināt veiktspēju, uzturot to augstu līdz plūsmas ātrumam 20-30% no nominālās plūsmas.
Visparastākais ir tas, ka šī turbīna ir aprīkota ar fiksētiem statora deflektoriem, kas palīdz vadīt ūdens plūsmu. Tādā veidā tiek optimizēta elektroenerģijas ražošana. Kaplana turbīnas efektivitāti var izmantot plašākam plūsmas diapazonam atkarībā no vajadzībām. Ideālā gadījumā turbīnu vajadzētu sagatavot, izmantojot orientācijas sistēmu, kurā, mainoties plūsmai, mēs ievietojam statora deflektorus. Mums ne vienmēr ir vienāda ūdens plūsma, jo mēs esam atkarīgi no nokrišņu daudzuma un rezervuāru līmeņa.
Kad šķidrums nonāk Kaplana turbīnā, pateicoties spirālveida caurulei, tas kalpo, lai pilnībā barotu visu apkārtmēru. Kad šķidrums ir sasniedzis turbīnu, tas iziet cauri sadalītājam, kas šķidrumam piešķir rotācijas rotāciju. Šeit lāpstiņritenis ir atbildīgs par plūsmas novirzīšanu par 90 grādiem, lai to mainītu aksiāli.
galvenās iezīmes
Kad mums ir dzenskrūves turbīna, mēs zinām, ka regulējums praktiski ir nulle. Tas nozīmē, ka turbīna var darboties tikai noteiktā diapazonā, tāpēc sadalītājs nav pat regulējams. Ar Kaplana turbīnu mēs iegūstam lāpstiņu lāpstiņu orientāciju, lai pielāgotos ūdens plūsmai. Turklāt kustība pielāgojas pašreizējai plūsmai. Tas ir tāpēc, ka katrs sadalītāja iestatījums atbilst atšķirīgai asmeņu orientācijai. Pateicoties tam, ir iespējams strādāt augstāka raža līdz 90% plašā plūsmas ātrumu diapazonā.
Šo turbīnu izmantošanas lauks sasniedz maksimālo kritumu aptuveni 80 metru augstumā un plūst līdz plūsmas ātrumam 50 kubikmetri sekundē. Tas daļēji pārklājas Francis turbīna. Šīs turbīnas tie sasniedza tikai 10 metru kritumu un plūsmā pārsniedza 300 kubikmetrus sekundē.
Lai optimizētu hidrauliskās enerģijas ražošanu, ir ļoti bieži redzamas Kaplan turbīnas. Tās ir dzenskrūves turbīnas, kas darbojas ar pilnu jaudu un labi reaģē uz šķidruma pārpalikumu. Pateicoties šīm turbīnām, tie novērš lielas uzstādīšanas izmaksas, jo šī turbīna ir dārgāka nekā propellera turbīna, taču uzstādīšana ilgtermiņā kļūst daudz efektīvāka.
Kā turbīnas darbojas hidroenerģijā
Ja mēs vēlamies hidroelektrostacijā uzturēt nemainīgu izejas spriegumu, turbīnas ātrumam vienmēr jābūt nemainīgam. Mēs zinām, ka ūdens spiediens mainās atkarībā no plūsmas ātruma un intensitātes, ar kādu tas nokrīt. Tomēr turbīnas ātrums jāuztur nemainīgs neatkarīgi no šīm spiediena izmaiņām. Lai saglabātu stabilitāti, ir nepieciešams liels skaits vadības ierīču gan Francis, gan Kaplana turbīnā.
Bieži tiek veiktas Pelton riteņu instalācijas, kurās ūdens plūsmu palīdz kontrolēt, atverot un aizverot ežektora sprauslas. Ja objektā ir Kaplana turbīna, tiek izmantota izlādes apvedceļa sprausla, kas palīdz novirzīt straujas strāvas izmaiņas krituma kanālos, kas pēkšņi var palielināt ūdens spiedienu. Tādā veidā mēs nodrošinām, ka propelleri vienmēr tiek uzglabāti nemainīgā veidā un ūdens spiediena izmaiņas tos neietekmē. Šie ūdens spiediena pieaugumi ir pazīstami kā ūdens āmuri. Tie var būt ļoti kaitīgi objektiem.
Tomēr ar visiem šiem iestatījumiem tiek uzturēta pastāvīga ūdens plūsma caur sprauslām, lai turbīnas lāpstiņu kustība būtu stabila. Lai izvairītos no ūdens āmuriem, izplūdes sprauslas tiek lēnām aizvērtas. Hidrauliskās enerģijas ražošanai izmantotās turbīnas atšķiras atkarībā no dažiem tipiem:
- Par lieli lēcieni un mazi plūsmas ātrumi Tiek izmantotas Pelton turbīnas.
- Tiem mazākas galvas, bet ar lielāku plūsmu Tiek izmantotas Francis turbīnas.
- En ļoti mazi ūdenskritumi, bet ar ļoti lielu plūsmu Tiek izmantotas Kaplan un propellera turbīnas.
Hidroelektrostacijas ir atkarīgas no liela ūdens daudzuma, kas atrodas rezervuāros. Šī plūsma ir jākontrolē, un to var turēt gandrīz nemainīgu, lai ūdeni varētu transportēt pa kanāliem vai pildspalvām. Plūsmu kontrolē caur vārstiem, lai pielāgotu ūdens plūsmu, kas iet caur turbīnu. Ūdens daudzums, kas atļauts iziet cauri turbīnai, ir atkarīgs no elektroenerģijas pieprasījuma katrā brīdī. Pārējais ūdens izplūst caur izplūdes kanāliem.
Es ceru, ka ar šo informāciju jūs varat uzzināt vairāk par Kaplan turbīnu un hidroenerģiju.