Kaplan Turbine: Mafi kyawun Maganin Gudun Ruwa Mai Sauri
A duniyar samar da wutar lantarki ta ruwa (PLTA), ba dukkan wurare ne ke da koguna masu gudu da sauri ko kuma manyan raƙuman ruwa ba. Yankuna da yawa suna da kwararar ruwa a hankali, duk da haka fitar da su yana da girma da kwanciyar hankali a duk shekara. A cikin waɗannan yanayi ne Kaplan Turbine ya zama zaɓi mai matuƙar shahara. An san wannan turbine a matsayin ɗaya daga cikin fasahohin da suka fi inganci don amfani da kwararar ruwa mai ƙarancin gudu tare da ƙananan raƙuman ruwa zuwa matsakaici, wanda hakan ya sa ya dace da amfani a wurare daban-daban, gami da kogunan ƙasa da magudanan ruwa.
Sanin Injin Turbine na Kaplan
Injin Kaplan wani nau'in injin turbin amsawa ne wanda ke aiki ta hanyar amfani da canje-canje a matsin lamba na ruwa da saurin kwarara don juya mai gudu (tayar turbine). Viktor Kaplan ne ya fara ƙirƙiro wannan injin turbin a farkon ƙarni na 20. Babban fa'idar ƙirar Kaplan tana cikin siffar mai gudu kamar propeller da kusurwar ruwan wukake mai daidaitawa. Ikon canza kusurwar ruwan wukake yana bawa injin turbin damar kiyaye ingantaccen aiki duk da canjin kwararar ruwa.
Gabaɗaya, ana amfani da injinan turbine na Kaplan sosai a cikin tashoshin wutar lantarki na hydroelectric masu ƙananan kai (kimanin mita 2-30) da kuma yawan fitarwa. Ba kamar injinan turbine na Pelton ba, waɗanda suka dace da manyan kai, ko injinan turbine na Francis, waɗanda suka fi sassauƙa ga matsakaicin kai, injinan turbine na Kaplan an "ƙaddara" su haɓaka ƙarfin makamashi a cikin ƙarancin kwararar da ba ta da sauri.
Ka'idar Aiki na Kaplan Turbine
Ka'idar aiki ta Kaplan Turbine tana farawa ne lokacin da ruwa ya shiga cikin gidan turbine ta hanyar bututun, ko kuma hanyar shiga, ruwa. Daga nan sai ruwan ya ratsa ta ƙofofin wicket (hanyoyi masu jagora), waɗanda ke daidaita yawan kwararar ruwa kuma suna jagorantar kwararar a kusurwar da ta dace. Daga nan sai ruwan ya bugi mai gudu, wanda hakan ke sa shi juyawa.
Abin da ya bambanta Kaplan daga injin turbin propeller na yau da kullun shine kasancewar hanyoyin sarrafawa guda biyu:
1. Saitin ƙofar Wicket: yana sarrafa adadin ruwan da ke shiga.
2. Daidaita kusurwar ruwan wukake mai gudu: canza kusurwar ruwan wukake ta yadda koyaushe zai fi dacewa da alkiblar kwarara.
Wannan haɗin gwiwa, wanda aka sani da tsarin mulki biyu, yana sa Kaplan Turbine ya fi kyau musamman lokacin da fitar kogi ke canzawa saboda yanayin yanayi ko yanayin aiki.
Bayan an juya mai gudu, ruwan yana fita ta cikin bututun da aka yi amfani da shi. Bututun da aka yi amfani da shi yana taimakawa wajen dawo da wasu makamashin matsin lamba kuma yana ƙara ingancin injin turbin gaba ɗaya. Wannan tsarin yana ƙara yawan amfani da makamashin ruwa idan aka kwatanta da ƙira ba tare da dawo da matsin lamba ba.
Me yasa Kaplan Turbine ya dace da ƙananan kwararar ruwa?
Gudun ruwa mai ƙarancin gudu yawanci yana da alaƙa da ƙaramin kai. A ƙasan kai, ƙarfin da ruwan ke da shi ba shi da yawa sosai, don haka ana buƙatar tsarin da zai iya samar da babban ƙarfi daga babban adadin ruwa (fitarwa). An tsara injin turbin Kaplan don wannan daidai.
Wasu daga cikin manyan dalilan da yasa Kaplan ya yi fice a cikin waɗannan yanayi:
– Inganci mai kyau a ƙananan kai: Kaplan na iya cimma ingantaccen aiki (sau da yawa >90% a yanayin ƙira) saboda ƙirar sa tana rage asarar makamashi.
– Mafi kyau a babban fitarwa: girman fitarwa, yadda Kaplan ke aiki da inganci, muddin tsarin tashar da mai gudu sun dace.
– Yana jure wa bambancin kaya: tsarin daidaita abubuwa biyu yana taimaka wa injin turbine ya kasance mai karko da inganci lokacin da fitar ruwa ta canza.
Saboda haka, idan wani wuri yana da kogi mai faɗi, ko kuma yana da yawan kwararar ruwa, amma babu ruwan sama ko kuma babban bambancin tsayi, Kaplan galibi shine mafita mafi araha da fasaha.
Babban Abubuwan da ke cikin Kaplan Turbine
Domin fahimtar aikin Kaplan, yana da mahimmanci a fahimci manyan abubuwan da ke cikinsa:
1. Mai gudu (injin turbine propeller)
Yawanci, yana da ruwan wukake 3 zuwa 6, ya danganta da girma da buƙatu. Ruwan wukake na iya juyawa akan axis ɗinsu don daidaita kusurwar.
2. Ƙofar Wicket / motar jagora
Jerin sandunan jagora waɗanda ke sarrafa kwararar shiga da kuma jagorantar ruwan zuwa ga mai gudu.
3. Bututun da aka zana
Tashar da ke rage fitar da iskar da ke shiga ta kuma tana canza kuzarin motsi zuwa makamashin matsin lamba, ta haka ne ke ƙara inganci.
4. Shaft
Haɗa na'urar gudu zuwa janareta. Yana iya zama a tsaye ko a kwance, kodayake ana amfani da samfurin tsaye don manyan ƙarfin aiki.
5. Tsarin sarrafawa da kunnawa
Yana sarrafa motsi na ruwan wukake masu gudu da ƙofar wicket ta atomatik bisa ga fitarwa da nauyin janareta.
Amfanin Kaplan Turbine
An san injin turbine na Kaplan a matsayin "zakara" saboda wasu yanayi. Ga wasu fa'idodi da suka sa ya zama abin sha'awa:
- Ingantaccen aiki a kan kewayon aiki mai faɗi
Saboda ana iya daidaita ruwan wukake masu gudu, injin turbin yana da inganci a kan nau'ikan kwararar ruwa daban-daban.
– Ya dace da manyan da ƙananan tashoshin wutar lantarki na ruwa
Kaplan ba wai kawai don manyan madatsun ruwa ba ne; ana iya amfani da ƙananan nau'ikan a kan hanyoyin ban ruwa ko ƙofofin ruwa.
- Amsa mai sauri ga canje-canjen kaya
Tsarin sarrafawa yana bawa injin turbine damar daidaitawa da canje-canje a buƙatun wutar lantarki cikin kwanciyar hankali.
- Mafi aminci ga ƙananan kwarara
Idan aka kwatanta da sauran injinan turbines, Kaplan yana "matse" ƙarin kuzari daga ruwan da ba ya gudana da sauri.
Kalubale da Rashin Amfani
Duk da fa'idodinsa, Kaplan Turbine yana da ƙalubale da yawa:
– Kuɗin farko sun yi yawa sosai
Saboda wanzuwar tsarin daidaita ruwan wukake da tsarin sarrafawa mai rikitarwa.
- Gyara mai rikitarwa
Ƙarin sassa masu motsi suna buƙatar dubawa akai-akai, shafa mai, da daidaitawa.
– Mai sauƙin kamuwa da cutar idan ba a tsara shi yadda ya kamata ba
A lokacin da matsin lamba ya yi ƙasa, kumfa na tururi na iya samuwa da lalata saman ruwan wukake. Saboda haka, dole ne a yi la'akari da tsarin bututun da kuma saitunan aiki a hankali.
– Yana buƙatar ingantaccen ƙira
Domin ruwan wukake ya iya motsawa daidai kuma yana da juriya ga tsatsa da zaizayewa.
Duk da haka, a kan ayyukan da ke da yawan fitar da iska da kuma ƙarancin kai, ingancin aiki na dogon lokaci da ribar samar da makamashi sau da yawa sun fi tsadar farashi mafi girma na farko.
Aikace-aikacen Injin Turbine na Kaplan a cikin Filin
Ana amfani da turbines na Kaplan sosai a cikin:
– Wutar lantarki mai gudana daga kogin (ba tare da manyan ma'ajiyar ruwa ba) a kan kogunan ƙasa.
– Dam mai ƙaramin kai amma babban ruwa.
– Ƙaramin aikin samar da ruwa a tashoshin ban ruwa.
– Tashoshin wutar lantarki kusa da magudanar ruwa ko magudanar ruwa masu kwararar ruwa mai karko.
A cikin mahallin Indonesia, wanda ke da manyan koguna da kuma hanyar sadarwa mai faɗi ta ban ruwa, yuwuwar amfani da injinan turbines na Kaplan yana da girma sosai, musamman don samar da wutar lantarki ga yankuna masu nisa tare da ƙaramin ruwa wanda ke amfani da ƙarancin kwararar ruwa akai-akai.
Kammalawa
Turbines na Kaplan kyakkyawan mafita ne ga kwararar ruwa mai ƙarancin gudu, musamman a cikin tsarin da ke da ƙananan kai zuwa matsakaici da kuma yawan fitarwa mai yawa. Tare da ƙirar mai gudu mai daidaitawa da tsarin daidaitawa biyu, turbines na Kaplan suna iya kiyaye ingantaccen aiki a cikin yanayi daban-daban na aiki. Duk da cewa farashin gini da kulawa sun fi girma fiye da wasu nau'ikan turbines, aikinsu na dogon lokaci yakan sa jarin ya zama mai daraja.
A ƙarshe, zaɓin injin turbine don samar da wutar lantarki ta ruwa ba hanya ce ta girma ɗaya ba; dole ne ya yi la'akari da buƙatun kai, fitarwa, bambancin yanayi, da buƙatun wutar lantarki. Duk da haka, idan akwai isasshen kwararar ruwa mai yawa, injin turbine na Kaplan kusan koyaushe yana fitowa a matsayin mafita mafi ma'ana da tasiri.
