Kaplan Turbinası: Aşağı Sürətli Su Axını üçün Ən Yaxşı Həll Yolu
Hidroelektrik enerjisi istehsalı dünyasında (PLTA) bütün yerlərdə sürətli axan çaylar və ya yüksək su basımları olmur. Bir çox ərazilərdə su axınları nisbətən yavaşdır, lakin onların axını il ərzində böyük və sabitdir. Məhz bu şəraitdə Kaplan Turbinası çox önəmli seçimə çevrilir. Bu turbin aşağı və orta su basımları ilə aşağı sürətli su axınından istifadə etmək üçün ən səmərəli texnologiyalardan biri kimi tanınır və bu da onu müxtəlif ərazilərdə, o cümlədən düzənlik çaylarda və suvarma kanallarında tətbiq üçün əlverişli edir.
Kaplan Turbinini Tanımaq
Kaplan turbinası, turbin təkərini (turbin çarxını) fırlatmaq üçün su təzyiqi və axın sürətindəki dəyişikliklərdən istifadə edərək işləyən bir reaksiya turbin növüdür. Bu turbin ilk dəfə 20-ci əsrin əvvəllərində Viktor Kaplan tərəfindən hazırlanmışdır. Kaplan dizaynının əsas üstünlüyü turbinanın pervaneyə bənzər formasında və tənzimlənən bıçaq bucağındadır. Bıçaq bucağını dəyişdirmək qabiliyyəti turbinin dəyişkən su axınına baxmayaraq yüksək səmərəliliyi qorumağa imkan verir.
Ümumiyyətlə, Kaplan turbinləri aşağı təzyiqli (təxminən 2-30 metr) və yüksək boşalmalı su elektrik stansiyalarında geniş istifadə olunur. Yüksək təzyiqli turbinlər üçün uyğun olan Pelton turbinlərindən və ya orta təzyiqli turbinlər üçün daha çevik olan Francis turbinlərindən fərqli olaraq, Kaplan turbinləri daha az sürətli axınlarda enerji potensialını maksimum dərəcədə artırmaq üçün "təyin olunub".
Kaplan Turbininin İş Prinsipi
Kaplan Turbininin iş prinsipi, su turbin korpusuna giriş kanalı və ya dayaq vasitəsilə axıdıldıqda başlayır. Daha sonra su axın sürətini tənzimləyən və axını düzgün bucaq altında istiqamətləndirən darvaza qapılarından (istiqamətləndirici qanadlar) keçir. Daha sonra su ötürücüyə dəyir və onun fırlanmasına səbəb olur.
Kaplanı adi pervaneli turbinlərdən fərqləndirən şey iki idarəetmə mexanizminin olmasıdır:
1. Qapı qapısının tənzimlənməsi: daxil olan suyun miqdarını idarə edir.
2. Qaçış bıçağının bucağının tənzimlənməsi: bıçaq bucağının axın istiqaməti üçün həmişə optimal olması üçün dəyişdirilməsi.
İkiqat tənzimləmə kimi tanınan bu kombinasiya, mövsümi və ya istismar şərtlərinə görə çay axımı dəyişdikdə Kaplan Turbinini xüsusilə üstün edir.
Qaçış mexanizmini fırlatdıqdan sonra su dartma borusu vasitəsilə xaricə çıxır. Dartma borusu təzyiq enerjisinin bir hissəsini bərpa etməyə kömək edir və turbinin ümumi səmərəliliyini artırır. Bu sistem təzyiq bərpası olmayan dizaynlarla müqayisədə su enerjisindən maksimum istifadəni təmin edir.
Niyə Kaplan Turbinası Aşağı Sürətli Axınlar üçün Uyğundur?
Aşağı sürətli su axını adətən aşağı təzyiqlə əlaqələndirilir. Aşağı təzyiqdə suyun potensial enerjisi çox yüksək deyil, buna görə də böyük həcmdə sudan (axıntıdan) yüksək güc yarada bilən bir sistem tələb olunur. Kaplan turbinası məhz bunun üçün hazırlanmışdır.
Kaplanın bu şərtlərdə üstün olmasının bəzi əsas səbəbləri:
– Aşağı təzyiqdə yüksək səmərəlilik: Kaplan yüksək səmərəlilik əldə edə bilər (çox vaxt dizayn şəraitində >90%), çünki onun dizaynı enerji itkilərini azaldır.
– Böyük boşalmada optimal: kanal və axın dizaynı uyğun olduqda, boşalma nə qədər böyük olarsa, Kaplan bir o qədər effektiv işləyir.
– Yük dəyişikliklərinə davamlıdır: ikili tənzimləmə mexanizmi turbinin axıdılması dəyişdikdə sabit və səmərəli qalmasına kömək edir.
Beləliklə, geniş çay, sabit axın, lakin şəlalələr və ya böyük yüksəklik fərqləri olmayan bir yerdə Kaplan çox vaxt ən iqtisadi və texniki həll yoludur.
Kaplan Turbininin Əsas Komponentləri
Kaplanın fəaliyyətini başa düşmək üçün onun əsas komponentlərini tanımaq vacibdir:
1. Qaçışçı (turbin pervanesi)
Adətən, ölçüsündən və ehtiyaclarından asılı olaraq 3-6 bıçaq olur. Bıçaqlar bucağı tənzimləmək üçün öz oxları ətrafında fırlana bilir.
2. Qapı darvazası / istiqamətləndirici qanad
Daxil olan suyu idarə edən və axıcıya doğru yönəldən bir sıra istiqamətləndirici qanadlar.
3. Qaralama borusu
Çıxışı yavaşladan və kinetik enerjini təzyiq enerjisinə çevirən və bununla da səmərəliliyi artıran bir kanal.
4. Mil
Qaçış qurğusunun generatora qoşulması. Şaquli və ya üfüqi ola bilər, baxmayaraq ki, şaquli model daha çox böyük tutumlar üçün istifadə olunur.
5. İdarəetmə və aktuator sistemləri
Generatorun boşalmasına və yükünə əsasən qaçış bıçaqlarının və darvaza qapısının hərəkətini avtomatik olaraq tənzimləyir.
Kaplan Turbininin Üstünlükləri
Kaplan turbini müəyyən şərtlər üçün "çempion" kimi tanınır. Onu məşhur seçim edən bəzi üstünlüklər bunlardır:
- Geniş əməliyyat diapazonunda yüksək səmərəlilik
Qaçış bıçaqları tənzimlənə bildiyindən, turbin geniş axın sürətləri diapazonunda səmərəliliyini qoruyub saxlayır.
– Böyük miqyaslı və mini-su elektrik stansiyaları üçün uyğundur
Kaplan yalnız böyük bəndlər üçün deyil; daha kiçik miqyaslı versiyalar suvarma kanallarına və ya şlüz qapılarına tətbiq oluna bilər.
– Yük dəyişikliklərinə sürətli reaksiya
İdarəetmə sistemi turbinin elektrik enerjisi tələbatındakı dəyişikliklərə sabit şəkildə uyğunlaşmasına imkan verir.
– Aşağı axınlara daha çox mehribandır
Digər turbinlərlə müqayisədə Kaplan daha az sürətlə axan sudan daha çox enerji "sıxır".
Çətinliklər və Çatışmazlıqlar
Üstünlüklərinə baxmayaraq, Kaplan Turbininin bir sıra çətinlikləri də var:
– İlkin xərclər nisbətən yüksəkdir
Daha mürəkkəb bir bıçaq tənzimləmə mexanizmi və idarəetmə sisteminin mövcudluğu səbəbindən.
– Daha mürəkkəb təmir
Daha çox hərəkət edən hissələr müntəzəm yoxlama, yağlama və kalibrləmə tələb edir.
– Düzgün dizayn/istifadə edilmədikdə kavitasiyaya həssasdır
Aşağı təzyiqlərdə buxar qabarcıqları əmələ gələ və bıçaq səthlərinə zərər verə bilər. Buna görə də, qaralama borusu dizaynı və əməliyyat parametrləri diqqətlə nəzərdən keçirilməlidir.
- Yüksək keyfiyyətli istehsal tələb edir
Beləliklə, bıçaq dəqiq hərəkət edə bilir və korroziyaya və eroziyaya davamlıdır.
Lakin, yüksək boşalma və aşağı təzyiqə malik layihələrdə uzunmüddətli səmərəlilik və enerji istehsalı qazancları çox vaxt daha yüksək ilkin xərclərdən daha çox olur.
Kaplan Turbininin Sahə Tətbiqləri
Kaplan turbinləri geniş şəkildə aşağıdakı sahələrdə istifadə olunur:
– Düzənlik çaylarında (böyük su anbarları olmadan) çay axını ilə işləyən su elektrik stansiyaları.
– Kiçik başlıqlı, lakin böyük axınlı bənd.
– Suvarma kanallarında mini hidroelektrik layihə.
– Sabit axını olan estuarilərin və ya kanalların yaxınlığındakı elektrik stansiyaları.
Çoxlu böyük çaylara və geniş suvarma şəbəkəsinə malik İndoneziya kontekstində, xüsusilə də aşağı, lakin sabit axınlardan istifadə edən mini hidroelektrik stansiyaları ilə ucqar ərazilərin elektrikləşdirilməsi üçün Kaplan turbinlərinin tətbiqi potensialı olduqca böyükdür.
Nəticə
Kaplan turbinləri, xüsusən də aşağı və orta təzyiqli və yüksək boşalmalara malik sistemlərdə aşağı sürətli su axınları üçün əla bir həlldir. Tənzimlənən axıcı dizaynı və ikili tənzimləmə mexanizmi ilə Kaplan turbinləri geniş iş şəraitində yüksək səmərəliliyi qoruyub saxlaya bilir. Tikinti və texniki xidmət xərcləri bəzi digər turbin növlərindən daha yüksək olsa da, onların uzunmüddətli performansı çox vaxt investisiyanı dəyərli edir.
Nəticə etibarilə, su elektrik stansiyası üçün turbin seçimi hamıya uyğun bir yanaşma deyil; təzyiq, axıdma, mövsümi dəyişikliklər və güc tələbləri nəzərə alınmalıdır. Lakin, orta, lakin bol su axını mövcud olduqda, Kaplan Turbinası demək olar ki, həmişə ən məntiqli və effektiv həll yolu kimi ortaya çıxır.
