Kaplan turbine

Figur 1. En Kaplan-turbin.

en Kaplan turbin är en typ av propellerhydroturbin (specifikt en reaktionsturbin) som används i vattenkraftverk. Vatten strömmar både in och ut ur Kaplan turbiner längs sin rotationsaxel (axiellt flöde). Det som gör Kaplan turbiner speciella är att bladen kan ändra sin vinkel på begäran för att bibehålla maximal effektivitet för olika vattenflöden. Vatten som strömmar genom en Kaplan-turbin förlorar tryck, det betyder att en Kaplan-turbin är en reaktionsturbin (liknar en Francis-turbin).

området som vatten kan komma in i dessa turbiner är stort, lika med hela området som bladen upptar. Det stora området med Kaplan-turbiner gör dem mest användbara där stora volymer vatten strömmar och kan användas även i dammar med relativt lågt huvud. Detta är särskilt viktigt som tidigare till utvecklingen av Kaplan turbinen, de flesta turbiner var endast lämplig för stora huvuden av vatten. Viktor Kaplan konstruerade denna turbin av utformningen av fartygspropellrar, och på grund av att de arbetar i huvudsak på motsatt sätt som propellrar.

Design

Figur 2. Observera att vattnet rinner in och får turbinen att snurra generatorn. Generatorn skapar sedan el för nätet.

dessa turbiner måste utformas så att de tillåter stora mängder vatten att strömma genom dem utan att skada dem. Det sätt som Kaplan turbiner är utformade skiljer sig något från andra turbiner. Denna turbin är mycket enklare. Det finns en flödespassage som introducerar vatten i radiell riktning och specialiserade styrskenor – stationära blad som styr vattnet plötsligt så att det kommer in i turbinen i axiell riktning. Turbinen själv är utrustad med flera rotorblad fästa direkt på turbinens centrala axel. Dessa blad är fästa med rörliga fogar så att vinkeln kan ändras, vilket säkerställer att det finns maximal effektivitet för varje given flödeshastighet och vattenhuvud.

det är viktigt att notera att bladen på denna turbin inte är plana, istället vrider de något eftersom bladets yttre del rör sig snabbare än den inre delen.

Drift

hur vattnet rör sig genom en Kaplan-turbin skiljer sig något från andra turbiner. För det första riktas vattnet mot turbinen radiellt och närmar sig från sidan. Detta görs eftersom generatorn vanligtvis ligger någonstans längs turbinernas rotationsaxel, så om generatorn var belägen här skulle den bli våt. Istället tar styrskenor snabbt vattnet genom en nittio graders sväng så att den träffar bladen axiellt. Förutom att omdirigera vattnet är dessa skovlar inriktade för att ge vattnet en lämplig mängd ”virvel”.

vattnet rör sig sedan ner över propellerns blad och vrider det med ”virveln” av vattnet. Denna typ av turbin är därför känd som en reaktionsturbin eftersom reaktionskraften från vattentrycket på propellern tvingar propellern att röra sig. Vattnet lämnar turbinen axiellt.

för mer information om driften av Kaplan turbiner, klicka här.

för vidare läsning

• Francis turbin
• Pelton turbin
• Turgo turbin
• vattenkraft anläggning
• vattenkraft dam
• primär energi
• eller utforska en slumpmässig sida