Ero Kaplanin ja Francis Turbiinin välillä

Kaplan vs Francis Turbine
 

Vesi, joka on aina liikkeessä, kantaa energiaa mukanaan. Ihmiset ovat aina miettineet sen valtavan voiman ja usein käyttäneet tätä voimaa. Mutta vasta 1800-luvun jälkeen insinöörit kehittivät koneita valjastamaan tämä energia tehokkaasti. Turbiinit ovat koneita, jotka on suunniteltu vangitsemaan nestevirtauksesta tuleva energia ja muuttamaan se mekaaniseksi energiaksi.

Francis-turbiini ja Kaplan-turbiini ovat kahden tyyppisiä reaktioturbiineja, joita käytetään vesivoimalaitoksissa generaattorin käyttämiseksi. Ne ovat yleisimpiä turbiinityyppejä, joita käytetään nykyaikaisissa voimalaitoksissa.

Francis Turbiini

Englantilainen James B. Francis kehitti Francis-turbiinin vuonna 1849 työskennellessään Lukot ja kanavat -yrityksen pääinsinöörinä. Turbiini on suunniteltu toimimaan tekstiilitehtaan koneita lähellä olevaa jokea käyttämällä. Käyttämällä tieteellisiä menetelmiä ja kokeiluja hän pystyi kehittämään suunnittelun saavuttaakseen jopa 90% hyötysuhteen. Nykyään Francis-turbiinit ovat maailman eniten käytettyjä turbiineja.

Francis-turbiini on suljettu koteloon, ja terillä on erityiset kaarevat piirteet, jotka on suunniteltu saamaan aikaan turbiinin optimaalinen suorituskyky. Francis-turbiinit toimivat 10-650 metrin vesipään alla, ja turbiinin käyttämä generaattori voi antaa tehoa jopa 750 MW. Turbiinien nopeusalue on 80 - 100 kierrosta minuutissa.

Francis-turbiinissa on pystysuora akselikokoonpano ja vaakatasossa suuntautunut roottorikokoonpano, nimeltään juoksija, joka toimii veden alla. Veden sisääntulo on myös pystysuora ja se on ohjattava ohjainsiipien avulla juoksijaa kohti. Juoksija pyörii pääasiassa veden painon / paineen vuoksi.

Kaplanin turbiini

Kaplanin turbiinin kehitti vuonna 1913 itävaltalainen professori Viktor Kaplan. Se tunnetaan myös nimellä potkuriturbiini koska sen juoksija muistuttaa laivan potkuria. Siinä on säädettävät terät ja porttiportit optimaalisen tehokkuuden saavuttamiseksi erilaisissa paine / pään olosuhteissa. Siksi Kaplan-turbiini voi saavuttaa jopa 95%: n hyötysuhteen ja toimia alhaisen pään olosuhteissa, mikä ei ole mahdollista Francis-turbiineissa.

Kaplan-turbiinissa myös juoksupyörää ohjaa paine ja veden syötön tasoa ohjataan ohjaussiipillä. Kaplan-turbiinin vesipää on etäisyys 10-70 metriä ja generaattorin tehontuotto voi olla 5-120 MW. Kanavan halkaisija on noin 2–8 metriä ja se tuottaa 80–430 kierrosta minuutissa. Koska Kaplan-turbiinit kykenevät toimimaan alhaisen pään olosuhteissa, niitä käytetään korkean virtauksen, matalan pään sähköntuotantoon kaikkialla maailmassa. 

Mikä ero on Kaplanin ja Francis Turbinesin välillä??

• Kaplanin turbiinissa vesi tulee aksiaalisesti ja poistuu aksiaalisesti, kun taas Francis-turbiinissa vesi tulee juoksijaan radiaalisesti ja poistuu aksiaalisesti.

• Kaplan-turbiinijohtimessa on 3–8 terää, kun taas Francis-turbiinijohdossa on yleensä 15–25 terää.

• Kaplan-turbiinilla on korkeampi hyötysuhde kuin Francis-turbiinilla.

• Kaplan-turbiini on pienempi ja kompakti verrattuna Francis-turbiiniin.

• Pyörimisnopeus (RPM) on suurempi kuin Francis-turbiinin.

• Kaplan-turbiinilla on pienempi kitkahäviö ja korkeampi hyötysuhde.

• Kaplan-turbiinit voivat toimia monenlaisissa pääolosuhteissa, mutta Francis-turbiini vaatii suhteellisen korkeampia pääolosuhteita.

• Kaplan-turbiineja käytetään pienissä vesivoimalaitoksissa.