Как мы знаем, для выработки гидравлической энергии мы должны пролить большое количество воды через водопад, чтобы двигалась турбина. Одной из наиболее часто используемых турбин в гидравлической энергии является Турбина Каплана. Это гидрореактивная турбина, которая используется с небольшими уклонами до нескольких десятков метров. Всегда нужен большой поток, чтобы можно было выработать большое количество энергии.
В этой статье мы расскажем, из чего состоит турбина Каплана, каковы ее характеристики и как она используется для выработки гидравлической энергии.
Что такое турбина Каплана
Это гидрореактивная турбина, использующая небольшие уклоны по высоте от нескольких метров до нескольких десятков. Одна из главных характеристик - то, что он всегда работает с высокими расходами. Расход от 200 до 300 кубометров в секунду. Он широко используется для производства гидравлической энергии, являющейся одним из видов возобновляемой энергии.
Турбина Каплана была изобретена в 1913 году австрийским профессором Виктором Капланом. Это тип гидравлической турбины в форме пропеллера, у которой есть лопасти, которые могут быть ориентированы на разные потоки воды. Мы знаем, что поток воды меняется в зависимости от интенсивности объема. Имея возможность иметь лопасти, ориентированные по потоку воды, мы можем повысить производительность, поддерживая ее на высоком уровне до 20-30% от номинального потока.
Самым нормальным является то, что эта турбина укомплектована с неподвижными дефлекторами статора, которые помогают направлять поток воды. Таким образом оптимизируется производство электроэнергии. Эффективность турбины Каплана может использоваться для более широкого диапазона расхода в зависимости от потребностей. В идеале турбина должна быть подготовлена с использованием системы ориентации, в которой мы размещаем дефлекторы статора при изменении потока. У нас не всегда один и тот же поток воды, поскольку мы зависим от количества осадков и уровней в водохранилищах.
Когда жидкость достигает турбины Каплана, благодаря спиралевидному каналу она служит для полного питания по всей окружности. Как только жидкость достигает турбины, она проходит через распределитель, который придает жидкости вращательное движение. Здесь крыльчатка отвечает за отклонение потока на 90 градусов, чтобы обратить его в осевом направлении.
Características principales
Когда у нас есть пропеллерная турбина, мы знаем, что регулировка практически равна нулю. Это означает, что турбина может работать только в определенном диапазоне, поэтому распределитель даже не регулируется. С турбиной Каплана мы получаем ориентацию лопастей рабочего колеса, чтобы они соответствовали потоку воды. Кроме того, движение адаптируется к текущему потоку. Это связано с тем, что каждая настройка распределителя соответствует разной ориентации лопастей. Благодаря этому можно работать с более высокий выход до 90% в широком диапазоне расходов.
Область использования этих турбин достигает максимальных высот около 80 метров и расхода до 50 кубических метров в секунду. Это частично перекрывает область использования Турбина Фрэнсиса. Эти турбины они достигли только 10-метрового падения и превысили скорость потока 300 кубических метров в секунду.
Для оптимизации производства гидравлической энергии очень часто используются турбины Каплана. Это пропеллерные турбины, которые работают на полную мощность и хорошо реагируют на любой избыток жидкости. Благодаря этим турбинам они исключают большие затраты на установку, поскольку эта турбина дороже винтовой турбины, но установка становится намного более эффективной в долгосрочной перспективе.
Как работают турбины в гидроэнергетике
Если мы хотим поддерживать постоянное выходное напряжение в гидроэлектростанции, скорость турбины всегда должна оставаться постоянной. Мы знаем, что давление воды меняется в зависимости от скорости потока и интенсивности его падения. Однако частота вращения турбины должна оставаться постоянной независимо от этих изменений давления. Чтобы оставаться стабильной, требуется большое количество элементов управления как в турбине Фрэнсиса, так и в турбине Каплана.
Часто делаются установки с колесом Пелтона, в которых поток воды помогает регулировать, открывая и закрывая сопла эжектора. Когда на предприятии есть турбина Каплана, используется нагнетательное байпасное сопло, чтобы помочь отклонить быстрые изменения тока в капельных каналах, которые могут внезапно увеличить давление воды. Таким образом, мы гарантируем, что гребные винты всегда хранятся в постоянном состоянии и на них не влияют изменения давления воды. Это увеличение давления воды известно как гидравлический удар. Они могут нанести серьезный ущерб объектам.
Однако при всех этих настройках поддерживается постоянный поток воды через сопла, так что движение лопаток турбины остается стабильным. Чтобы избежать гидравлических ударов, напорные патрубки закрываются медленно. Турбины, используемые для выработки гидравлической энергии, различаются по некоторым типам:
- Для большие скачки и малые расходы Используются турбины Пелтона.
- Для тех, кто меньшие головы, но с более высоким потоком Используются турбины Фрэнсиса.
- En очень маленькие водопады, но с очень большим потоком Используются каплановые и пропеллерные турбины.
Гидроэлектростанции зависят от большого количества воды, содержащейся в резервуарах. Этот поток необходимо контролировать, и его можно поддерживать почти постоянным, чтобы вода могла транспортироваться по каналам или затворам. Поток регулируется с помощью клапанов, чтобы адаптировать поток воды, проходящей через турбину. Количество воды, которое может проходить через турбину, зависит от потребности в электроэнергии в каждый момент времени. Остальная вода выходит через напорные каналы.
Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о турбине Каплана и гидроэнергетике.