Каплан срещу Франсис Турбина
Водата, винаги в движение, носи със себе си енергия. Хората винаги са се чудили на огромната сила и често са се възползвали от нея. Но едва след 19-ти век инженерите разработиха машини, които ефективно да използват тази енергия. Турбините са машините, предназначени да улавят енергията от потока на флуида и да я превръщат в механична енергия.
Турбината на Франсис и турбината на Каплан са два вида реакционни турбини, използвани във водноелектрически централи за задвижване на генератора. Те са най-често срещаните видове турбини, които се използват в съвременните електроцентрали.
Франсис Турбина
Турбината "Франсис" е разработена от англичанина Джеймс Б. Франсис през 1849 г., докато работи като главен инженер на компанията Locks and Canals. Турбината е проектирана за захранване на текстилните фабрични машини, използващи реката наблизо. Използвайки научни методи и експерименти, той успя да разработи дизайна, за да постигне до 90% ефективност. Днес турбините на Франсис са най-често използваните турбини в света.
Турбината на Francis е затворена в корпус, а лопатките имат специални извити характеристики, проектирани да постигнат оптимална производителност от турбината. Турбините на Francis работят под водна глава от 10-650 метра и генераторът, задвижван от турбината, може да даде мощност до 750 MW. Турбините имат диапазон на скоростта от 80 до 100 оборота в минута.
Турбината на Francis има вертикален валов възел и хоризонтално ориентиран роторен възел, наречен бегач, който работи под вода. Входът за вода също е вертикален и е насочен към водача чрез контролируеми направляващи лопатки. Бегачът се върти главно поради теглото / налягането на водата.
Капланова турбина
Турбината Каплан е разработена през 1913 г. от австрийския професор Виктор Каплан. Известна е още като винтова турбина, тъй като нейният бегач наподобява витлото на кораб. Той има регулируеми остриета и врати за врата, за да постигне оптимална ефективност при различни условия на налягане / глава. Следователно турбината на Kaplan може да постигне ефективност до 95% и да работи при ниско налягане, което не е възможно при турбините на Франсис.
В турбината на Kaplan също водачът се задвижва от налягането и нивото на подаване на вода се контролира от направляващите лопатки. Водната глава на турбината на Kaplan варира от 10-70 метра, а изходната мощност на генератора може да бъде от 5-120 MW. Диаметърът на бегача е около 2-8 метра и осигурява 80-430 оборота в минута. Тъй като турбините Kaplan могат да работят при условия с нисък напор, те се използват за производство на електроенергия с голям поток и с ниска мощност по целия свят.
Каква е разликата между Kaplan и Francis Turbines?
• При турбината на Каплан водата влиза аксиално и излиза аксиално, докато при турбината Френсис водата влиза радиално и излиза аксиално.
• Капланът на турбината на Каплан има 3-8 лопатки, докато турбината на Френсис има 15-25 лопатки като цяло.
• Турбината на Kaplan има по-висока ефективност от турбината на Francis.
• Турбината на Каплан е по-малка и компактна в сравнение с турбината на Франсис.
• Скоростта на въртене (RPM) е по-висока от тази на турбината на Francis.
• Турбината на Kaplan има по-малка загуба на триене и по-висока ефективност.
• Турбините на Kaplan могат да работят при широк диапазон от условия на главата, но турбината на Франсис изисква относително по-високи условия на главата.
• Турбините Kaplan се използват в малки водноелектрически централи.
