Kaplan vs Francis Turbine
Aina liikkeessä oleva vesi kuljettaa energiaa mukanaan. Ihmiset ovat aina miettineet sen valtavaa voimaa ja käyttäneet voimaa usein. Mutta vasta 1800-luvulla insinöörit kehittivät koneita hyödyntämään tätä energiaa tehokkaasti. Turbiinit ovat koneita, jotka on suunniteltu sieppaamaan nestevirtauksen energia ja muuttamaan se mekaaniseksi energiaksi.
Francis-turbiini ja Kaplan-turbiini ovat kahta reaktioturbiinityyppiä, joita käytetään vesivoimalaitoksissa generaattorin käyttämiseen. Ne ovat yleisimpiä turbiinityyppejä, joita käytetään nykyaikaisissa voimalaitoksissa.
Francis Turbine
Francis-turbiinin kehitti englantilainen James B. Francis vuonna 1849 työskennellessään Locks and Canals Companyn pääinsinöörinä. Turbiini on suunniteltu käyttämään tekstiilitehtaan koneita lähellä olevaa jokea käyttäen. Tieteellisillä menetelmillä ja kokeilla hän pystyi kehittämään suunnittelun jopa 90%: n hyötysuhteen saavuttamiseksi. Tänään Francis-turbiinit ovat yleisimmin käytettyjä turbiineja maailmassa.
Francis-turbiini on suljettu koteloon, ja siipillä on kaarevat erityisominaisuudet, jotka on suunniteltu optimaalisen suorituskyvyn saamiseksi turbiinista. Francis-turbiinit toimivat 10-650 metrin vesipään alla, ja turbiinin käyttämä generaattori voi antaa jopa 750 MW: n tehon. Turbiinien nopeusalue on 80-100 kierrosta minuutissa.
Francis-turbiinilla on pystysuora akselikokoonpano ja vaakasuoraan suuntautunut roottorikokoonpano, jota kutsutaan juoksijaksi ja joka toimii veden alla. Veden tuloaukko on myös pystysuora ja se on suunnattu juoksijaa kohti ohjattavilla siipillä. Juoksija pyörii pääasiassa veden painon / paineen vuoksi.
Kaplan-turbiini
Itävaltalainen professori Viktor Kaplan kehitti Kaplan-turbiinin vuonna 1913. Se tunnetaan myös potkuriturbiinina, koska sen juoksija muistuttaa aluksen potkuria. Siinä on säädettävät terät ja porttiportit optimaalisen tehokkuuden saavuttamiseksi erilaisissa paine- / pääolosuhteissa. Siksi Kaplan-turbiini voi saavuttaa jopa 95%: n hyötysuhteen ja toimia alhaisen pään olosuhteissa, mikä ei ole mahdollista Francis-turbineissa.
Kaplan-turbiinissa myös juoksijaa ohjaa paine ja vedensyöttötasoa ohjaavat ohjainsiipet. Kaplan-turbiinin vesipää on 10-70 metriä ja generaattorin teho voi olla 5-120 MW. Juoksija halkaisija on noin 2-8 metriä ja tuottaa 80-430 kierrosta minuutissa. Koska Kaplan-turbiinit pystyvät toimimaan matalan pään olosuhteissa, niitä käytetään suuren virtauksen ja matalan pään sähköntuotannossa kaikkialla maailmassa.
Mitä eroa on Kaplanin ja Francis Turbinesin välillä?
• Kaplanissa turbiinivesi tulee aksiaalisesti ja poistuu aksiaalisesti, kun taas Francis-turbiinivesi saapuu juoksijaan säteittäisesti ja poistuu aksiaalisesti.
• Kaplan-turbiinikiskolla on 3-8 terää, kun taas Francis-turbiinirungolla on yleensä 15-25 terää.
• Kaplan-turbiinilla on korkeampi hyötysuhde kuin Francis-turbiinilla.
• Kaplan-turbiini on pienempi ja pienikokoisempi kuin Francis-turbiini.
• Pyörimisnopeus (RPM) on suurempi kuin Francis-turbiinin.
• Kaplan-turbiinilla on pienempi kitkahäviö ja suurempi hyötysuhde.
• Kaplan-turbiinit voivat toimia monenlaisissa pään olosuhteissa, mutta Francis-turbiinit vaativat suhteellisen korkeammat pään olosuhteet.
• Kaplan-turbiineja käytetään pienissä vesivoimalaitoksissa.
