Kaplans vs Francis Turbine
Ūdens, vienmēr kustībā, nes enerģiju sev līdzi. Cilvēki vienmēr ir domājuši par tā milzīgo spēku un bieži to izmantojuši. Bet tikai pēc 19. gadsimta inženieri izstrādāja tehniku, lai efektīvi izmantotu šo enerģiju. Turbīnas ir mašīnas, kas paredzētas šķidruma plūsmas enerģijas uztveršanai un pārvēršanai mehāniskajā enerģijā.
Francis turbīna un Kaplana turbīna ir divu veidu reakcijas turbīnas, ko hidroelektrostacijās izmanto ģeneratora darbināšanai. Tie ir visizplatītākie turbīnu veidi, kurus izmanto mūsdienu spēkstacijās.
Francis Turbine
Francis turbīnu 1849. gadā izstrādāja anglis Džeimss B. Frensiss, strādājot par uzņēmuma Locks and Canals galveno inženieri. Turbīna bija paredzēta tekstilrūpnīcas mašīnu darbināšanai, izmantojot netālu esošo upi. Izmantojot zinātniskās metodes un eksperimentus, viņš varēja izstrādāt dizainu, lai sasniegtu līdz 90% efektivitāti. Šodien Francis turbīnas ir visplašāk izmantotās turbīnas pasaulē.
Francis turbīna ir noslēgta apvalkā, un asmeņiem ir īpašas izliektas iezīmes, kas paredzētas optimālai turbīnas veiktspējai. Francis turbīnas darbojas zem 10-650 metru ūdens galvas, un turbīnas darbinātais ģenerators var dot jaudu līdz 750 MW. Turbīnu ātruma diapazons ir no 80 līdz 100 apgriezieniem minūtē.
Francis turbīnai ir vertikāla vārpstas montāža un horizontāli orientēta rotora iekārta, ko sauc par skrējēju, kas darbojas zem ūdens. Ūdens ieplūde ir arī vertikāla, un tā ir virzāma uz skrējēju ar vadāmām vadošajām lāpstiņām. Skrējējs rotē galvenokārt ūdens svara / spiediena dēļ.
Kaplana turbīna
Kaplāna turbīnu 1913. gadā izstrādāja austriešu profesors Viktors Kaplans. To sauc arī par dzenskrūves turbīnu, jo tās skrējējs atgādina kuģa dzenskrūvi. Tam ir regulējami asmeņi un vārtiņi, lai iegūtu optimālu efektivitāti dažādos spiediena / galvas apstākļos. Tāpēc Kaplana turbīna var iegūt efektivitāti līdz 95% un darboties zemas galvas apstākļos, kas nav iespējams Francis turbīnās.
Arī Kaplana turbīnā skrējēju virza spiediens, un ūdens ieplūdes līmeni kontrolē virzošie lāpstiņas. Kaplāna turbīnas ūdens galva svārstās no 10-70 metriem, un ģeneratora jauda var būt no 5-120 MW. Skrējēja diametrs ir aptuveni 2-8 metri, un tas nodrošina 80-430 apgriezienus minūtē. Tā kā Kaplana turbīnas spēj darboties zemas galvas apstākļos, tās tiek izmantotas augstas plūsmas un zemas jaudas enerģijas ražošanā visā pasaulē.
Kāda ir atšķirība starp Kaplan un Francis Turbines?
• Kaplānā turbīnā ūdens ieplūst aksiāli un iziet aksiāli, savukārt Franciskā turbīnas ūdens radiatorā iekļūst skrējienā un iziet aksiāli.
• Kaplan turbīnas skrējējam ir 3-8 asmeņi, savukārt Francis turbīnas skrējējam kopumā ir 15-25 lāpstiņas.
• Kaplana turbīnai ir augstāka efektivitāte nekā Francis turbīnai.
• Kaplana turbīna ir mazāka un kompakta, salīdzinot ar Francis turbīnu.
• Rotācijas ātrums (RPM) ir lielāks nekā Francis turbīnai.
• Kaplan turbīnai ir mazāki berzes zudumi un augstāka efektivitāte.
• Kaplana turbīnas var darboties plašā diapazonā ar galvu, bet Francisa turbīnām nepieciešami salīdzinoši augstāki galvas apstākļi.
• Kaplan turbīnas tiek izmantotas mazās hidroelektrostacijās.
