Như chúng ta đã biết, để tạo ra năng lượng thủy lực, chúng ta phải đổ một lượng lớn nước qua một thác nước để chuyển động một tuabin. Một trong những tua bin được sử dụng nhiều nhất trong năng lượng thủy lực là Tua bin Kaplan. Nó là một tuabin phản lực thủy lực được sử dụng với độ dốc nhỏ lên đến vài chục mét. Lưu lượng luôn cần lớn để có thể tạo ra một lượng lớn năng lượng.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cho bạn biết tuabin Kaplan bao gồm những gì, đặc điểm của nó là gì và nó được sử dụng như thế nào để tạo ra năng lượng thủy lực.
Tua bin Kaplan là gì
Nó là một tuabin phản lực thủy lực sử dụng các độ dốc nhỏ có chiều cao từ vài mét đến vài chục. Một trong những đặc điểm chính là nó luôn hoạt động với tốc độ dòng chảy cao. Lưu lượng từ 200 đến 300 mét khối mỗi giây. Nó được sử dụng rộng rãi để sản xuất năng lượng thủy lực, đây là một loại năng lượng tái tạo.
Tua bin Kaplan được phát minh vào năm 1913 bởi Giáo sư người Áo Víktor Kaplan. Nó là một loại tuabin thủy lực hình chân vịt, nơi chúng có các cánh quạt có thể được định hướng theo các dòng nước khác nhau. Chúng ta biết rằng dòng chảy của nước thay đổi tùy thuộc vào cường độ của thể tích. Bằng cách có thể có các cánh hướng theo dòng chảy của nước, chúng tôi có thể tăng hiệu suất bằng cách giữ cho nó ở mức cao với tốc độ dòng chảy 20-30% của dòng chảy danh định.
Điều bình thường nhất là tuabin này được trang bị với bộ làm lệch stato cố định giúp dẫn dòng nước. Bằng cách này, việc tạo ra năng lượng điện được tối ưu hóa. Hiệu suất của tuabin Kaplan có thể được sử dụng cho nhiều dòng chảy hơn tùy thuộc vào nhu cầu. Tốt nhất, tuabin nên được chuẩn bị bằng cách sử dụng một hệ thống định hướng, trong đó chúng tôi đặt các bộ làm lệch stato khi dòng chảy thay đổi. Không phải lúc nào chúng ta cũng có cùng một lưu lượng nước vì chúng ta phụ thuộc vào lượng mưa và mực nước hồ chứa.
Khi chất lỏng đến tuabin Kaplan, nhờ một ống dẫn hình xoắn ốc, nó có nhiệm vụ cung cấp toàn bộ chu vi. Khi chất lỏng đã đến tuabin, nó sẽ đi qua một bộ phân phối cung cấp cho chất lỏng quay. Đây là nơi mà bánh công tác có nhiệm vụ chuyển hướng dòng chảy 90 độ để đảo ngược hướng trục.
Các tính năng chính
Khi chúng tôi có một tuabin cánh quạt, chúng tôi biết rằng quy định thực tế là không. Điều này có nghĩa là tuabin chỉ có thể làm việc trong một phạm vi nhất định, vì vậy nhà phân phối thậm chí không thể điều chỉnh. Với tuabin Kaplan, chúng tôi nhận được định hướng của các cánh bánh công tác để điều chỉnh theo dòng nước. Ngoài ra, phong trào thích ứng với dòng chảy hiện tại. Điều này là do mỗi cài đặt bộ phân phối tương ứng với một hướng khác nhau của các cánh quạt. Nhờ đó, có thể làm việc với năng suất cao hơn lên đến 90% trong một loạt các tốc độ dòng chảy.
Lĩnh vực sử dụng của các tuabin này đạt đến độ giảm tối đa khoảng độ cao 80 mét và đạt tốc độ dòng chảy 50 mét khối mỗi giây. Điều này một phần chồng chéo lên lĩnh vực sử dụng Tuabin Francis. Tuabin này chúng chỉ đạt mức giảm 10 mét và vượt quá 300 mét khối mỗi giây trong lưu lượng.
Để tối ưu hóa việc tạo ra năng lượng thủy lực, người ta rất thường thấy các tuabin Kaplan. Chúng là những tuabin cánh quạt hoạt động hết công suất và đáp ứng tốt với mọi chất lỏng dư thừa. Nhờ các tuabin này, họ loại bỏ một lượng lớn chi phí lắp đặt vì tuabin này đắt hơn tuabin cánh quạt nhưng việc lắp đặt trở nên hiệu quả hơn nhiều về lâu dài.
Cách thức hoạt động của tuabin trong thủy điện
Nếu chúng ta muốn giữ cho công suất điện áp không đổi trong công trình thủy điện thì tốc độ của tuabin phải luôn được giữ không đổi. Chúng ta biết rằng áp lực nước thay đổi tùy thuộc vào tốc độ dòng chảy và cường độ mà nó rơi xuống. Tuy nhiên, tốc độ tuabin phải được giữ không đổi bất kể sự thay đổi áp suất này. Để duy trì ổn định, cần có một số lượng lớn các bộ điều khiển trong cả tuabin Francis và tuabin Kaplan.
Việc lắp đặt bánh xe Pelton thường được thực hiện trong đó dòng chảy của nước được giúp kiểm soát bằng cách mở và đóng các vòi phun. Khi có tuabin Kaplan trong cơ sở, một vòi phun xả được sử dụng để giúp làm lệch hướng dòng điện thay đổi nhanh chóng trong các kênh giảm có thể làm tăng đột ngột áp lực nước. Bằng cách này, chúng tôi đảm bảo rằng các cánh quạt luôn được bảo quản một cách ổn định và không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của áp suất nước. Những sự gia tăng áp lực nước này được gọi là búa nước. Chúng có thể gây hại rất nhiều cho cơ sở vật chất.
Tuy nhiên, với tất cả các cài đặt này, dòng nước liên tục qua các vòi phun được duy trì để chuyển động của các cánh tuabin được giữ ổn định. Để tránh búa nước, các vòi xả được đóng từ từ. Các tuabin được sử dụng để tạo ra năng lượng thủy lực khác nhau tùy theo một số loại:
- vì bước nhảy lớn và tốc độ dòng chảy nhỏ Các tuabin Pelton được sử dụng.
- Đối với những người đầu nhỏ hơn nhưng lưu lượng lớn hơn Tua bin Francis được sử dụng.
- En những thác nước rất nhỏ nhưng có dòng chảy rất lớn Kaplan và tuabin cánh quạt được sử dụng.
Các nhà máy thủy điện phụ thuộc vào một lượng lớn nước được chứa trong các hồ chứa. Dòng chảy này phải được kiểm soát và có thể được giữ gần như không đổi để nước có thể được vận chuyển qua các ống dẫn hoặc chuồng nuôi. Dòng chảy được điều khiển thông qua các van để thích ứng với dòng nước đi qua tuabin. Lượng nước được phép đi qua tuabin phụ thuộc vào nhu cầu điện tại từng thời điểm. Phần còn lại của nước đi ra ngoài qua các kênh xả.
Tôi hy vọng rằng với những thông tin này, bạn có thể tìm hiểu thêm về việc tạo ra tuabin và thủy điện Kaplan.