Upang makabuo enerhiya na haydroliko, kinakailangang samantalahin ang paggalaw ng malalaking dami ng tubig sa pamamagitan ng talon, na nagpapahintulot sa turbine na gumalaw. Isa sa mga pinaka ginagamit na turbine sa hydroelectric generation ay ang Kaplan turbine. Ang ganitong uri ng turbine ay ginagamit sa maliliit na talon, hanggang sa ilang sampung metro, kung saan mataas ang daloy.
Sa artikulong ito, idedetalye namin kung ano ang binubuo ng Kaplan turbine, ang mga pangunahing katangian nito at kung paano ito ginagamit sa hydraulic power generation.
Ano ang Kaplan turbine
La Kaplan turbine Ito ay isang uri ng hydraulic jet turbine, na idinisenyo upang gumana sa mga kapaligiran na may maliliit na gradient, mula sa ilang metro hanggang sa ilang sampu. Nangangailangan din ito ng malalaking daloy, sa pagitan 200 at 300 kubiko metro bawat segundo, na ginagawa itong isang napakahusay na turbine para sa pagbuo ng haydroliko na enerhiya, isang mapagkukunan ng nababagong enerhiya.
Inimbento ito ng propesor ng Austrian Viktor Kaplan noong 1913, at ang makabagong istraktura nito ay ginagawang mas angkop para sa mga sitwasyon kung saan ang daloy ng tubig ay pabagu-bago. Ang isa sa mga pangunahing tampok ng turbine na ito ay ang mga blades nito ay maaaring i-orient ayon sa direksyon ng daloy, na na-optimize ang pagganap nito kahit na ang daloy ng rate ay 20-30% lamang ng nominal na daloy nito.
Ang isang karagdagang tampok ng maraming mga turbine ng Kaplan ay ang mga ito ay bahagi ng mga sistema ng pagbuo ng kuryente na kinabibilangan ng mga nakapirming stator, na nag-o-optimize ng daloy ng tubig na nagpapakain sa turbine, kaya nagpapabuti sa kapasidad ng pagbuo ng kuryente. Kaplan turbine kahusayan Maaari itong manatiling mataas sa isang malawak na hanay ng mga rate ng daloy, na ginagawa itong isang mahalagang elemento sa maraming mga hydroelectric na halaman.
Prinsipyo sa pagpapatakbo
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng Kaplan turbine ay simple ngunit mahusay. Ang tubig ay umabot sa turbine sa pamamagitan ng isang spiral-shaped duct, na nagpapahintulot sa turbine na pakainin sa buong circumference nito. Ang tubig pagkatapos ay dumadaan sa isang distributor, na nagbibigay sa daloy ng rotational na paggalaw na mahalaga para sa pagpapatakbo ng turbine.
Kapag ang tubig ay pumasok sa turbine, nagiging sanhi ito ng pagliko ng impeller, pinapalihis ang daloy ng tubig sa isang anggulo na 90° at pagkatapos ay i-reverse ito nang axially. Ang pagkilos na ito ay nagpapahintulot sa turbine na samantalahin ang kinetic energy ng tubig upang mapataas ang kahusayan nito sa pagbuo ng enerhiya.
La Kaplan turbine Ito ay may kakayahang mabawi ang bahagi ng enerhiya salamat sa isang diffuser sa sistema ng tambutso nito, isang bagay na hindi karaniwan sa lahat ng mga hydraulic turbine. Ang diffuser na ito ay nag-aambag sa pagpapabuti ng pagganap ng turbine sa mga aplikasyon kung saan ang presyon ng tubig ay hindi mataas, tulad ng sa maliliit na talon.
Mga pangunahing tampok at benepisyo
Ang isa sa mga pinaka makabuluhang bentahe ng Kaplan turbine ay ang kakayahang ayusin ang mga blades depende sa direksyon ng daloy ng tubig. Pinapayagan nito ang turbine na mapanatili ang mataas na kahusayan sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ng daloy at presyon.
Hindi tulad ng mga maginoo na turbine, tulad ng mga propeller turbine, ang Kaplan ay may mga regulator ng daloy na maaaring ayusin ang parehong mga blades ng impeller at ang anggulo ng mga blades ng distributor. Ginagawa nitong isa sa mga pinaka maraming nalalaman na turbine sa merkado, na may kakayahang magtrabaho malawak na daloy at hanay ng ulo, na may kahusayan na hanggang 90%.
Ang operating range ng Kaplan turbine ay may kasamang maximum na mga ulo ng halos 80 metro ang taas at mga rate ng daloy ng hanggang sa 50 kubiko metro bawat segundo. Bagama't ito ay may ilang aspeto sa Francis turbines, ang Kaplan ay lalong mahusay sa mga kondisyon ng mataas na rate ng daloy at mababang ulo droop, kung saan ang ibang mga turbine ay mawawalan ng kahusayan.
Paano gumagana ang mga turbina sa hydropower
Sa isang hydroelectric power plant, ang regulasyon ng output boltahe ay mahalaga upang magarantiya ang isang patuloy na supply ng kuryente. Nangangahulugan ito na ang bilis ng turbine ay dapat manatiling pare-pareho kahit na iba-iba ang mga kondisyon ng daloy ng tubig. Ang mga Kaplan turbine ay idinisenyo upang umangkop sa mga pagbabagong ito, na pinapanatili ang daloy ng tubig na pare-pareho salamat sa mga advanced na sistema ng kontrol.
Ang mga hydroelectric turbine, Kaplan man, Francis o Pélton, ay may iba't ibang sistema ng kontrol upang matiyak na mananatiling matatag ang mga ito kapag nahaharap sa mga pagbabago sa presyon ng tubig. Sa partikular, ang mga Kaplan turbine ay karaniwang mayroon bypass nozzles, na mahusay na nagre-redirect ng labis na tubig upang maiwasan ang pinsala mula sa tinatawag na water hammer, isang biglaang pagtaas ng presyon na maaaring maging lubhang nakakapinsala sa mga pasilidad.
Ang mga hydraulic turbine ay inuri ayon sa uri ng talon at ang daloy ng mga ito:
- Malaking pagtalon na may maliliit na daloy: Ginagamit ang mga pelton turbine.
- Mga medium jump na may mas malaking daloy: Francis turbines ang ginagamit.
- Maliit na pagtalon na may malalaking daloy: Kaplan at propeller turbines ay ginagamit.
Ang dami ng tubig na dumadaan sa turbine ay kinokontrol ayon sa kasalukuyang pangangailangan ng kuryente. Ang natitirang tubig ay idinidirekta sa pamamagitan ng mga discharge channel upang maiwasan ang anumang pagkawala sa system. Sa modernong mga pasilidad ng hydroelectric, tinitiyak ng mga control system ang pinakamainam na paggamit ng magagamit na daloy, na tumutulong na mapanatili ang mahusay at napapanatiling produksyon ng enerhiya.
Sinasaklaw ng artikulong ito nang detalyado ang pagpapatakbo, mga pakinabang at katangian ng Kaplan turbines, isa sa mga pinaka-advanced at mahusay na teknolohiya para sa paggamit ng haydroliko na enerhiya. Dahil sa kanilang mataas na performance at versatility, isa sila sa mga pinaka ginagamit na opsyon sa water-based na energy generation sector.