Kaplan turbine

Figur 1. En Kaplan turbine.

en Kaplan turbine er en type propel hydroturbine (specifikt en reaktionsturbine), der anvendes i vandkraftværker. Vand strømmer både ind og ud af Kaplan-turbiner langs dens rotationsakse (aksial strømning). Det, der gør Kaplan-turbiner specielle, er, at knivene kan ændre deres vinkel efter behov for at opretholde maksimal effektivitet for forskellige vandstrømningshastigheder. Vand, der strømmer gennem en Kaplan-turbine, mister tryk, hvilket betyder, at en Kaplan-turbine er en reaktionsturbine (svarende til en Francis-turbine).

det område, som vand kan komme ind i disse turbiner, er stort, svarende til hele det område, som knivene besætter. Det store område af Kaplan turbiner gør dem mest nyttige, hvor store mængder vand strømmer, og kan bruges selv i dæmninger med relativt lavt hoved. Dette er især vigtigt, da de fleste turbiner før udviklingen af Kaplan-turbinen kun var egnede til store vandhoveder. Viktor Kaplan designet denne turbine ud af designet af skibspropeller, og på grund af det fungerer de i det væsentlige på den modsatte måde som propeller.

Design

Figur 2. Bemærk vandet strømmer ind og får turbinen til at dreje generatoren. Generatoren skaber derefter elektricitet til nettet.

disse turbiner skal være konstrueret således, at de tillader store mængder vand at strømme gennem dem uden at beskadige dem. Den måde, Kaplan turbiner er designet på, er lidt anderledes end andre turbiner. Denne turbine er meget enklere. Der er en strømningspassage, der introducerer vand i radial retning og specialiserede styrevinger – stationære knive, der leder vandet brat, så det kommer ind i turbinen i aksial retning. Turbinen selv er udstyret med flere rotorblade fastgjort direkte til turbinens centrale aksel. Disse knive er fastgjort med bevægelige samlinger, så vinklen kan ændres, hvilket sikrer, at der er maksimal effektivitet for en given strømningshastighed og vandhoved.

det er vigtigt at bemærke, at bladene på denne turbine ikke er flade, i stedet drejer de lidt, fordi den ydre del af bladet bevæger sig hurtigere end den indre del.

drift

den måde, hvorpå vand flyttes gennem en Kaplan-turbine, er lidt anderledes end andre turbiner. For det første er vandet rettet mod turbinen radialt og nærmer sig fra siden. Dette gøres, fordi generatoren normalt er placeret et sted langs turbinernes rotationsakse, så hvis generatoren var placeret her, ville den blive våd. I stedet fører styreskovle hurtigt vandet gennem en halvfems graders drejning, så det rammer knivene aksialt. Ud over at omdirigere vandet er disse vinger justeret for at give vandet en passende mængde “hvirvel”.

vandet bevæger sig derefter ned over propellerens Knive og drejer det med vandets “hvirvel”. Denne type turbine er derfor kendt som en reaktionsturbine, da reaktionskraften fra vandets tryk på propellen tvinger propellen til at bevæge sig. Vandet forlader turbinen aksialt.

For mere information om driften af Kaplan turbiner, Klik her.

til yderligere læsning

• Francis turbine
• Pelton turbine
• Turgo turbine
• vandkraftværk
• vandkraft dæmning
• primærenergi
• eller Udforsk en tilfældig side