Kaplan-turbine

figuur 1. Een Kaplan turbine.

een Kaplan-turbine is een type propeller-Hydroturbine (in het bijzonder een reactieturbine) die wordt gebruikt in waterkrachtcentrales. Water stroomt zowel in als uit Kaplan turbines langs de rotatieas (axiale stroming). Wat Kaplan turbines speciaal maakt, is dat de bladen hun hoek op aanvraag kunnen veranderen om maximale efficiëntie te behouden voor verschillende debieten van water. Water dat door een Kaplan turbine stroomt verliest druk, dit betekent dat een Kaplan turbine een reactie turbine is (vergelijkbaar met een Francis turbine).

het gebied dat water in deze turbines kan komen is groot, gelijk aan het gehele gebied dat de bladen bezetten. Het grote gebied van Kaplan turbines maken ze het meest nuttig waar grote volumes van de waterstroom, en kan worden gebruikt, zelfs in Dammen met relatief lage kop. Dit is vooral belangrijk omdat voor de ontwikkeling van de Kaplan turbine de meeste turbines alleen geschikt waren voor grote waterkoppen. Viktor Kaplan ontwierp deze turbine op basis van het ontwerp van scheepsschroeven, en daarom werken ze in wezen op de tegenovergestelde manier als propellers.

Ontwerp

Figuur 2. Let op het water stroomt naar binnen en laat de turbine de generator draaien. De generator creëert dan elektriciteit voor het net.

deze turbines moeten zo zijn ontworpen dat ze grote hoeveelheden water door hen laten stromen zonder ze te beschadigen. De manier waarop Kaplan turbines zijn ontworpen verschilt enigszins van andere turbines. Deze turbine is veel eenvoudiger. Er is een stroomdoorgang die water in de radiale richting introduceert, en gespecialiseerde geleidingsvaantjes-stationaire bladen die het water abrupt sturen zodat het de turbine in de axiale richting binnenkomt. De turbine zelf is uitgerust met meerdere rotorbladen die direct aan de centrale as van de turbine zijn bevestigd. Deze bladen zijn bevestigd met beweegbare verbindingen, zodat de hoek kan worden gewijzigd, ervoor te zorgen dat er een maximale efficiëntie voor een bepaald debiet en waterkop.

het is belangrijk op te merken dat de bladen van deze turbine niet vlak zijn, maar iets draaien omdat het buitenste deel van het blad sneller beweegt dan het binnenste deel.

bedrijf

de manier waarop water door een Kaplan-turbine wordt getransporteerd verschilt enigszins van andere turbines. Ten eerste wordt het water radiaal naar de turbine gericht, vanaf de zijkant. Dit wordt gedaan omdat de generator meestal ergens langs de as van de turbines rotatie, dus als de generator hier zou worden nat. In plaats daarvan nemen geleidingsvaantjes snel het water door een bocht van negentig graden zodat het de bladen axiaal raakt. Naast het omleiden van het water, zijn deze schoepen uitgelijnd om het water een passende hoeveelheid “swirl”te geven.

het water beweegt dan naar beneden over de bladen van de schroef en draait het met de “werveling” van het water. Dit type turbine is daarom bekend als een reactie turbine als de reactie kracht van de druk van het water op de propeller dwingt de propeller te bewegen. Het water verlaat de turbine axiaal.

voor meer informatie over de werking van Kaplan turbines, Klik hier.

voor verdere aflezing

• Francis turbine
• Pelton turbine
• Turgo turbine
• hydro-elektrische installatie
• hydro-elektrische dam
• primaire energie