Kaplan vs Francis Turbine
Ūdens, vienmēr kustībā, nes sev līdzi enerģiju. Cilvēki vienmēr ir brīnījušies par tās milzīgo spēku un bieži izmantojuši šo spēku. Taču tikai 19. gadsimta sākumā inženieri izstrādāja iekārtas, lai efektīvi izmantotu šo enerģiju. Turbīnas ir mašīnas, kas paredzētas, lai uztvertu enerģiju no šķidruma plūsmas un pārvērstu to mehāniskā enerģijā.
Francis turbīna un Kaplan turbīna ir divu veidu reakcijas turbīnas, ko izmanto hidroelektrostacijās ģeneratora darbināšanai. Tie ir visizplatītākie turbīnu veidi, ko izmanto mūsdienu spēkstacijās.
Francis Turbine
Francis turbīnu izstrādāja anglis Džeimss B. Frensiss 1849. gadā, strādājot par Locks and Canals Company galveno inženieri. Turbīna bija paredzēta tekstilrūpnīcas iekārtu darbināšanai, izmantojot tuvumā esošo upi. Izmantojot zinātniskās metodes un eksperimentus, viņš varēja izstrādāt dizainu, lai sasniegtu līdz pat 90% efektivitāti. Mūsdienās Francis turbīnas ir visplašāk izmantotās turbīnas pasaulē.
Francis turbīna ir iekļauta apvalkā, un lāpstiņām ir īpaši izliekti elementi, kas paredzēti, lai panāktu optimālu turbīnas veiktspēju. Francis turbīnas darbojas zem 10-650 metru ūdens augstuma un ar turbīnas darbināmais ģenerators var dot līdz 750 MW jaudu. Turbīnu ātruma diapazons ir no 80 līdz 100 apgriezieniem minūtē.
Francis turbīnai ir vertikāla vārpstas bloks un horizontāli orientēts rotora bloks, ko sauc par skrējēju, kas darbojas zem ūdens. Ūdens ieplūde ir arī vertikāla, un tā ir vērsta pret sliedi ar vadāmām virzošām lāpstiņām. Skrējējs griežas galvenokārt ūdens svara/spiediena dēļ.
Kaplan Turbine
Kaplan turbīnu 1913. gadā izstrādāja austriešu profesors Viktors Kaplans. To sauc arī par dzenskrūves turbīnu, jo tās skrejceļš atgādina kuģa dzenskrūvi. Tam ir regulējami asmeņi un vārti, lai iegūtu optimālu efektivitāti dažādos spiediena/galvas apstākļos. Tāpēc Kaplan turbīna var palielināt efektivitāti līdz 95% un darboties zemas spiediena apstākļos, kas nav iespējams Francis turbīnās.
Kaplan turbīnā arī sliedi darbina spiediens, un ūdens padeves līmeni kontrolē virzošās lāpstiņas. Kaplan turbīnas ūdens augstums svārstās no 10-70 metriem, un ģeneratora jauda var būt no 5-120 MW. Skrējēja diametrs ir aptuveni 2-8 metri un nodrošina 80-430 apgriezienus minūtē. Tā kā Kaplan turbīnas spēj darboties zemas spiediena apstākļos, tās visā pasaulē tiek izmantotas augstas plūsmas, zemas spiediena elektroenerģijas ražošanā.
Kāda ir atšķirība starp Kaplan un Francis Turbines?
• Kaplan turbīnā ūdens ieplūst aksiāli un izplūst aksiāli, savukārt Francis turbīnā ūdens ieplūst skrējienā radiāli un iziet aksiāli.
• Kaplan turbīnas sliedei ir 3–8 lāpstiņas, savukārt Francis turbīnas sliedei kopumā ir 15–25 lāpstiņas.
• Kaplan turbīnai ir augstāka efektivitāte nekā Francis turbīnai.
• Kaplan turbīna ir mazāka un kompakta salīdzinājumā ar Francis turbīnu.
• Rotācijas ātrums (RPM) ir lielāks nekā Francis turbīnai.
• Kaplan turbīnai ir mazāki berzes zudumi un lielāka efektivitāte.
• Kaplan turbīnas var darboties dažādos augstuma apstākļos, bet Francis turbīnai ir nepieciešami salīdzinoši augstāki spiediena apstākļi.
• Kaplan turbīnas izmanto mazās hidroelektrostacijās.
