Dzisiaj jest: 26.1.2020, imieniny: Lutosława, Normy, Pauliny

Turbina Kaplana - budowa i zasada działania

Dodano: 4 lata temu Czytane: 10060 Autor:
Redakcja poleca!

Turbina Kaplana została skonstruowana w 1921 roku przez austriackiego inżyniera Victora Kaplana.

Turbina Kaplana - budowa i zasada działania
Pierwsza demonstracyjna jednostka została zainstalowana w miejscowości Poděbrady (Czechosłowacja). Jest to specyficzna odmiana turbiny śmigłowej (podobnej do śrub okrętowych), z podwójną regulacją - poprzez zmianę kąta łopat wirnika oraz kierownic. Dzięki temu, zakres pracy tego urządzenia jest bardzo duży i pozwala na użytkowanie w szerokim zakresie przepływów. Tego typu turbiny należą do grupy reakcyjnych - ciśnienie wody przed wirnikiem jest wyższe od ciśnienia atmosferycznego.

Główne elementy turbiny Kaplana to:

UKŁAD ZASILANIA – najczęściej występuje jako spirala metalowa lub półspirala betonowa. W przypadku turbin ukośnych, poziomych oraz kątowych turbinę w wodę zasila rurociąg,

WIRNIK - z mechanizmem regulacji kąta łopat (w zależności od spadu ich ilość oscyluje w zakresie najczęściej 3 - 6 sztuk, im wyższy spad tym więcej łopat),

APARAT KIEROWNICZY - z kierownicami pionowymi lub ukośnymi o zmiennym zakresie otwarcia,

RURA SSĄCA - o kształcie pozwalającym na odzyskanie części energii kinetycznej wypływającej z turbiny.
 
Budowa turbiny Kaplana

Rys. 1 Budowa turbiny Kaplana

Automatyczne sterowanie nastawy łopatek wirnika i kierownicy, pozwala na ciągłą i elastyczną pracę turbiny  w zakresach od 30 do 100 % przepływu znamionowego. Turbiny Kaplana najczęściej instaluje się w zakresie spadów od 1 - 70 m i uzyskują one sprawność nawet do 93%. Poniższy obrazek przedstawia wykres sprawności turbiny Kaplana w funkcji przepływu nominalnego w porównaniu do innych typów turbin.
 
Sprawność turbiny Kaplana
Rys.2 Sprawność turbiny Kaplana na tle innych typów turbin wodnych
 
Duża popularność tego typu konstrukcji, spowodowała, że powstało wiele różnych modyfikacji standardowego układu turbiny Kaplana. Występują one w układach poziomych, pionowych, kolanowych, mając zasilanie w formie spirali, rurociągu lub komory otwartej. Aktualne trendy w konstrukcji dążą do stosowania tzw. wersji rurowych.
 

Przykładem zastosowania turbin Kaplana jest elektrownia wodna we Włocławku (rzeka Wisła). Jest to największa elektrownia przepływowa w Polsce. Występuje w niej 6 hydrozespołów Kaplana o łącznej mocy 160MW i przełyku 2190 m3/sek. Spad elektrowni wynosi 8,8 metra, a średnia roczna to prawie 740 GWh.
Źródło: zdjęcia wikipedia.com, flickr.com
Polecane
Polub nas na Facebook-u i bądź na bieżąco z informacjami ze świata OZE! (kliknij)