Kaplanova turbína

Obnoviteľná energia Kaplanovej turbíny

Ako vieme, na výrobu hydraulickej energie musíme nalievať veľké množstvo vody cez vodopád, aby sme dokázali pohybovať turbínou. Jednou z najpoužívanejších turbín v hydraulickej energii je Kaplanova turbína. Je to hydraulická prúdová turbína, ktorá sa používa s malými spádmi až do niekoľkých desiatok metrov. Prietok je vždy potrebný, je veľký, aby bolo možné generovať veľké množstvo energie.

V tomto článku si povieme, z čoho pozostáva Kaplanova turbína, aké má vlastnosti a ako sa používa na výrobu hydraulickej energie.

Čo je to Kaplanova turbína

Kaplanova turbína

Je to hydraulická prúdová turbína, ktorá využíva malé výškové spády od niekoľkých metrov do niekoľkých desiatok. Jednou z hlavných charakteristík je, že pracuje vždy s vysokými prietokmi. Prietoky sa pohybujú od 200 do 300 metrov kubických za sekundu. Je široko používaný na výrobu hydraulickej energie, čo je druh obnoviteľnej energie.

Kaplanovu turbínu vynašiel v roku 1913 rakúsky profesor Víktor Kaplan. Je to typ vrtuľovej hydraulickej turbíny, kde majú lopatky, ktoré môžu byť orientované na iný prúd vody. Vieme, že prietok vody sa líši v závislosti od intenzity objemu. Tým, že môžeme mať lopatky orientované na prietok vody, môžeme zvýšiť výkon tým, že sa udržíme na vysokej hodnote až do prietokov 20 - 30% menovitého prietoku.

Najbežnejšie je, že táto turbína je vybavená s pevnými statorovými deflektormi, ktoré pomáhajú usmerňovať tok vody. Týmto spôsobom sa optimalizuje výroba elektrickej energie. Účinnosť Kaplanovej turbíny je možné v závislosti od potrieb využiť pre širší rozsah prietoku. V ideálnom prípade by mala byť turbína pripravená pomocou orientačného systému, do ktorého pri zmene prietoku umiestnime deflektory statora. Nie vždy máme rovnaký prietok vody, pretože sme závislí od zrážok a hladiny nádrže.

Keď kvapalina dosiahne Kaplanovu turbínu, vďaka špirálovitému potrubiu slúži na úplné napájanie celého obvodu. Akonáhle tekutina dosiahne turbínu, prechádza distribútorom, ktorý dodáva jej rotačnú rotáciu. To je miesto, kde je obežné koleso zodpovedné za odklonenie toku o 90 stupňov, aby sa axiálne zmenil.

kľúčové vlastnosti

Keď máme vrtuľovú turbínu, vieme, že regulácia je prakticky nulová. To znamená, že turbína môže pracovať iba v určitom rozsahu, takže rozdeľovač nie je ani nastaviteľný. S Kaplanovou turbínou dostávame orientáciu lopatiek obežného kolesa tak, aby sa prispôsobili prietoku vody. Pohyb sa navyše prispôsobuje aktuálnemu toku. Je to tak preto, lebo každé nastavenie rozdeľovača zodpovedá inej orientácii lopatiek. Vďaka tomu je možné pracovať s vyššie výťažky až 90% v širokom rozmedzí prietokov.

Oblasť použitia týchto turbín dosahuje maximálny pokles okolo výšky 80 metrov a prúdi až do prietoku 50 kubických metrov za sekundu. To čiastočne prekrýva oblasť použitia Františkova turbína. Táto turbína dosiahli iba 10 metrový pokles a prietok prekročili 300 metrov kubických za sekundu.

Na optimalizáciu výroby hydraulickej energie je veľmi bežné vidieť Kaplanovy turbíny. Sú to vrtuľové turbíny, ktoré pracujú na plný výkon a dobre reagujú na akúkoľvek prebytočnú tekutinu. Vďaka týmto turbínam eliminujú veľké množstvo inštalačných nákladov, pretože táto turbína je nákladnejšia ako vrtuľová turbína, ale inštalácia sa z dlhodobého hľadiska stáva oveľa efektívnejšou.

Ako pracujú turbíny na vodnej energii

Ak chceme vo vodnej elektrárni udržiavať konštantný výstup napätia, musí sa vždy udržiavať konštantná rýchlosť turbíny. Vieme, že tlak vody sa líši v závislosti od prietoku a intenzity, pri ktorej klesá. Rýchlosť turbíny sa však musí udržiavať konštantná bez ohľadu na tieto zmeny tlaku. Aby zostali stabilné, je potrebný veľký počet ovládacích prvkov ako vo Francisovej turbíne, tak aj v Kaplanovej turbíne.

Často sa vyrábajú zariadenia typu Pelton Wheel, v ktorých sa pomáha regulovať prietok vody otváraním a zatváraním vyhadzovacích dýz. Keď je v zariadení Kaplanova turbína, používa sa výtlačná obtoková dýza, ktorá pomáha odvrátiť rýchle zmeny prúdu v prívodných kanáloch, ktoré môžu náhle zvýšiť tlak vody. Týmto spôsobom zabezpečíme, aby boli vrtule neustále udržiavané a aby na ne nemali vplyv zmeny tlaku vody. Tieto zvýšenia tlaku vody sú známe ako vodné kladivá. Môžu byť veľmi škodlivé pre zariadenia.

Pri všetkých týchto nastaveniach sa však udržuje konštantný tok vody cez dýzy, takže sa stabilizuje pohyb lopatiek turbíny. Aby sa zabránilo vodným rázom, sú výtlačné dýzy pomaly zatvorené. Turbíny používané na výrobu hydraulickej energie sa líšia podľa niektorých typov:

  • pre veľké skoky a malé prietoky Používajú sa Peltonove turbíny.
  • Pre tých menšie hlavy, ale s vyšším prietokom Používajú sa Francisove turbíny.
  • En veľmi malé vodopády, ale s veľmi veľkým prietokom Používajú sa Kaplanovy a vrtuľové turbíny.

Vodné elektrárne závisia od veľkého množstva vody, ktorá je obsiahnutá v nádržiach. Tento prietok musí byť kontrolovaný a môže byť udržiavaný takmer konštantný, aby sa voda mohla prepravovať cez potrubie alebo cez stavidlá. Prietok je riadený ventilmi, aby sa prispôsobil prietok vody, ktorá prechádza turbínou. Množstvo vody, ktoré môže prejsť turbínou, závisí od potreby elektrickej energie v každom okamihu. Zvyšok vody vychádza z vypúšťacích kanálov.

Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o Kaplanovej turbíne a výrobe vodnej energie.


Buďte prvý komentár

Zanechajte svoj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Povinné položky sú označené *

*

*

  1. Zodpovedný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajov: Kontrolný SPAM, správa komentárov.
  3. Legitimácia: Váš súhlas
  4. Oznamovanie údajov: Údaje nebudú poskytnuté tretím stranám, iba ak to vyplýva zo zákona.
  5. Ukladanie dát: Databáza hostená spoločnosťou Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Svoje údaje môžete kedykoľvek obmedziť, obnoviť a vymazať.