Kaplan-turbiini

Kuva 1. Kaplan-turbiini.

Kaplan-turbiini on potkurivesiturbiinityyppi (erityisesti reaktioturbiini), jota käytetään vesivoimalaitoksissa. Vesi virtaa sekä sisään että ulos Kaplan-turbiineista sen pyörimisakselia pitkin (aksiaalinen virtaus). Kaplan-turbiinit ovat erikoisia siksi, että niiden terät voivat tarvittaessa muuttaa kulmaansa, jotta veden eri virtausnopeudet pysyvät mahdollisimman tehokkaina. Kaplan-turbiinin läpi virtaava vesi menettää painetta, jolloin Kaplan-turbiini on reaktioturbiini (samanlainen kuin Francis-turbiini).

pinta-ala, jolla vesi pääsee näihin turbiineihin, on suuri, yhtä suuri kuin koko ala, jonka lavat vievät. Kaplan-turbiinien suuri pinta-ala tekee niistä hyödyllisimpiä siellä, missä vettä virtaa suuria määriä, ja niitä voidaan käyttää myös suhteellisen matalapäisissä padoissa. Tämä on erityisen tärkeää, sillä ennen Kaplan-turbiinin kehittämistä useimmat turbiinit soveltuivat vain suurille vesipäille. Viktor Kaplan suunnitteli turbiinin laivojen potkurien pohjalta, minkä vuoksi ne toimivat pääosin päinvastaisella tavalla kuin potkurit.

Suunnittelu

Kuva 2. Huomaa, että vesi virtaa sisään ja saa turbiinin pyörittämään generaattoria. Tämän jälkeen generaattori luo sähköä verkkoon.

nämä turbiinit on suunniteltava niin, että ne sallivat suurten vesimäärien virrata niiden läpi vahingoittamatta niitä. Kaplan-turbiinien suunnittelutapa poikkeaa hieman muista turbiineista. Tämä turbiini on paljon yksinkertaisempi. On virtauskäytävä, joka tuo vettä säteittäiseen suuntaan, ja erikoistunut opas vanes – paikallaan terät, jotka ohjaavat vettä äkillisesti niin, että se tulee turbiinin aksiaaliseen suuntaan. Itse turbiini on varustettu useilla roottorinlavoilla, jotka on kiinnitetty suoraan turbiinin keskiakseliin. Nämä terät on kiinnitetty liikuteltavilla liitoksilla, jotta kulmaa voidaan muuttaa, varmistaen, että tietty virtausnopeus ja vesipää ovat mahdollisimman tehokkaita.

on tärkeää huomata, että tämän turbiinin lavat eivät ole litteitä, vaan ne kiertyvät hieman, koska terän ulompi osa liikkuu nopeammin kuin sisäosa.

toiminta

tapa, jolla vettä johdetaan Kaplan-turbiinin läpi, poikkeaa hieman muista turbiineista. Ensin vesi suunnataan turbiinia kohti säteittäisesti, lähestyen sivusta. Tämä tapahtuu, koska generaattori sijaitsee yleensä jossain turbiinien pyörimisakselin suuntaisesti, joten jos generaattori olisi tässä, se kastuisi. Sen sijaan, opas vanes nopeasti ottaa vettä läpi yhdeksänkymmenen asteen käännös niin, että se osuu terät aksiaalisesti. Sen lisäksi, että nämä siivet ohjaavat vettä, ne on suunnattu siten, että vesi saa sopivan määrän ”pyörrettä”.

tämän jälkeen vesi siirtyy alaspäin potkurin lapojen yli kääntäen sitä veden ”pyörteellä”. Tämäntyyppinen turbiini tunnetaan siksi reaktioturbiinina, koska veden työntämisestä potkuriin tuleva reaktiovoima pakottaa potkurin liikkumaan. Vesi poistuu turbiinin aksiaalisesti.

lisätietoja Kaplan-turbiinien toiminnasta löytyy täältä.

lisätietoja

• Francis-turbiini
• Pelton turbiini
• Turgon turbiini
• vesivoimalaitos
• Vesivoimapato
• Primäärienergia
• tai tutki satunnaista sivua