Kaplan vs Francis Turbine
Vatten, alltid i rörelse, bär energi med sig. Människor har alltid undrat över den enorma kraften i det och ofta använt sig av kraften. Men först i kölvattnet av 1800-talet utvecklade ingenjörer maskiner för att utnyttja denna energi med effektivitet. Turbiner är de maskiner som är designade för att fånga upp energin från vätskeflödet och omvandla det till mekanisk energi.
Francis-turbinen och Kaplanturbinen är två typer av reaktionsturbiner som används i vattenkraftverk för att driva generatorn. De är de vanligaste typerna av turbiner som används i moderna kraftverk.
Francis Turbine
Francis turbin utvecklades av engelsmannen James B. Francis 1849 medan han arbetade som chefsingenjör för Locks and Canals Company. Turbinen var designad för att driva textilfabrikens maskiner med hjälp av floden i närheten. Med hjälp av vetenskapliga metoder och experiment kunde han utveckla designen för att uppnå upp till 90 % effektivitet. Idag är Francis-turbiner de mest använda turbinerna i världen.
Francis-turbinen är innesluten i ett hölje, och bladen har speciella krökta egenskaper utformade för att få optimal prestanda från turbinen. Francisturbiner arbetar under en vattenhöjd på 10-650 meter och generatorn som drivs av turbinen kan ge en uteffekt på upp till 750 MW. Turbinerna har ett hastighetsområde från 80 till 100 varv per minut.
Francis turbin har en vertikal axelenhet och en horisontellt orienterad rotorenhet, kallad löparen, som arbetar under vatten. Vatteninloppet är också vertik alt och riktas mot löparen av styrbara ledskovlar. Löparen roterar huvudsakligen på grund av vattnets vikt/tryck.
Kaplan Turbine
Kaplan-turbinen utvecklades 1913 av den österrikiske professorn Viktor Kaplan. Den är också känd som propellerturbinen eftersom dess löpare liknar propellern på ett fartyg. Den har justerbara blad och grindar för att erhålla optimal effektivitet vid olika tryck-/tryckhöjdsförhållanden. Därför kan Kaplanturbinen få verkningsgrader på upp till 95 % och arbeta under låga lufthöjder, vilket inte är möjligt i Francis-turbiner.
I Kaplanturbinen drivs även löparen av trycket och vattennivån styrs av ledskovlarna. Kaplanturbinens vattenhöjd sträcker sig från 10-70 meter och generatoreffekten kan vara från 5-120 MW. Löparens diameter är ca 2-8 meter och levererar 80-430 varv per minut. Eftersom Kaplanturbinerna kan arbeta under låga lufthöjdsförhållanden används de i högflödes- och lågtryckskraftproduktion över hela världen.
Vad är skillnaden mellan Kaplan och Francis Turbines?
• I Kaplan kommer turbinvatten in axiellt och ut axiellt, medan i Francis turbin kommer vatten in i löparen radiellt och ut axiellt.
• Kaplanturbinlöparen har 3-8 blad medan Francis turbinlöpare har 15-25 blad i allmänhet.
• Kaplanturbin har högre verkningsgrad än Francis-turbin.
• Kaplanturbinen är mindre och kompakt jämfört med Francis-turbinen.
• Rotationshastigheten (RPM) är högre än Francis-turbinens.
• Kaplanturbinen har mindre friktionsförlust och högre effektivitet.
• Kaplanturbiner kan arbeta under ett brett spektrum av tryckhöjdsförhållanden, men Francis-turbinen kräver relativt högre lufthöjdsförhållanden.
• Kaplanturbiner används i små vattenkraftverk.
