Auala e Talafeagai ai Kaplan Turbines mo Tafega Vai e Maualalo le Saosaoa
E fa'aaogā e fale eletise fa'aeletise (HPP) le malosiaga gafatia ma le malosi fa'agaoioiga o le vai e fa'atupu ai le eletise. Peita'i, e le o nofoaga uma e iai ni tafega tetele o le vai po'o ni tafega vave. O le tele o vaitafe, alavai fa'asusu, ma pa maulalo e iloga i tafega maualalo ma tafega maualalo i le feololo. I nei tulaga, o le filifiliga o le ituaiga turbine o se mea e fuafua ai pe o le a lelei ma aoga i le tamaoaiga se galuega fa'atino eletise. O se tasi o fofo sili ona lauiloa mo ia tulaga o le turbine Kaplan, o se turbine tali atu ua mamanuina fa'apitoa e tumau le lelei i tafega maualalo ma tafega maualuga—e masani ona fesoota'i ma tafega maualalo o le vai.
Malamalama i uiga o le tafe maualalo
E masani ona maua le vai e tafe malie i vaega maulalo po'o luga o vaitafe e vaivai le a'a. I nei nofoaga, e la'ititi le eseesega o le maualuga i le va o le itu i luga ma le itu i lalo, o lea e maualalo ai fo'i le mamafa o lo'o maua ma le malosiaga e ono maua nai lo fale eletise i mauga. Ae ui i lea, o nei vaega e masani ona i ai ni tafega tetele ma mautu, aemaise lava i lalo mai vaitafe tetele po'o alavai fa'asusu. O le lu'itau autu o le liua lea o le malosiaga mai le tafe "filemu" i le fa'ata'amilosaga fa'amekanika e lava le malosi e fa'agaoioi ai se generator.
O iinei e faʻaalia ai e le turbine Kaplan lona lelei: nai lo le faʻalagolago i le saoasaoa o se vai e tafe maualuga le mamafa e pei o se turbine impulse (e pei o Pelton), e faʻaaogaina e le Kaplan le tuʻufaʻatasiga o le mamafa ma le tafe i totonu o le fale o le turbine (faʻapipiʻi faʻasolosolo ma le runner) e faʻatupu ai le torque.
O le ā le turbine Kaplan?
O le turbine Kaplan o se turbine vai ituaiga tali-feagai ma le tafe axial—e tafe tutusa le vai ma le axis o le turbine. O lona ala e tamoe ai e foliga tutusa ma se pe'ape'a o se va'a, ae e sili atu ona lavelave lona tekinolosi. O le uiga tulaga ese autu o le Kaplan o ona lau ala e tamoe ai e fesuisuia'i le pitch ma vane ta'iala e mafai ona fetu'una'i (wicket gates). O lenei fa'atulagaga lua e matua'i fetu'una'i ai le Kaplan i suiga i le fua o le tafe ma le ulu.
I se tulaga lautele, e talafeagai Kaplan mo le faʻaaogaina i vaega maualalo o le ulu (e masani lava pe tusa ma le 2–30 mita, e fuafua i le mamanu) ma le maualuga o le tafe. E masani lava ona tupu lenei mea i tafega maualalo le saoasaoa, aua ina ia ausia le malosi maualuga e aunoa ma le ulu maualuga, e tatau i le faiga ona faalagolago i le tele o le tafe.
Aiseā e aogā ai Kaplan i tafega maualalo?
1. Fuafuaina mo le ulu maualalo ma le tele o le fa'asa'olotoina
E faigofie ona malamalama i le malosiaga o le hydraulic e ala i le sootaga: e faateleina le malosiaga i le tele o le faʻasaʻolotoina (Q) ma/poʻo le ulu (H). I tafega maualalo, e masani lava ona laʻititi le H. O le mea lea, o se fuafuaga atamai o le faʻateleina lea o le faʻaaogaina o le faʻasaʻolotoina. O le turbine Kaplan e iai lona fausaga ma le ala o le tafe e mafai ai ona tafe le tele o le vai ma ni gau laiti.
E telē le lautele o le Kaplan runner ma e mafai ona pu'eina le malosi mai tafega e lemu. O lona uiga e tusa lava pe le o fealua'i le vai i saoasaoa maualuluga, e mafai lava e le turbine ona fa'atupuina le malosi e lava.
2. E mafai ona fa'alava le lau o le u'amea e fa'atumauina ai le lelei.
I le tele o vaitafe, e fesuisuiaʻi le tafega o le vai e tusa ai ma vaitau. Afai e le fetuutuunai le turbine, o le a matuā paʻuʻū le lelei o le tafega pe a maualalo le tafega pe a suia foʻi le ulu o le vai. I totonu o se turbine Kaplan, e mafai ona faʻataʻamilomilo lau o le taʻavale e fetuʻunaʻi ai le tulimanu o le osofaʻiga e faʻatatau i le tafe o le vai. E taua tele lenei mea auā o le tulimanu saʻo o le osofaʻiga o le a:
– fa'aitiitia le vevesi,
– faʻaitiitia le leiloa o le malosi,
– aloese mai le taofia o le tafega,
– ma faatumauina le lelei o le faʻagaioiga i lalo o tulaga eseese o faʻagaioiga.
O lenei gafatia e sili atu ai Kaplan nai lo turbine fa'a-pepelo faigofie (lau tumau) lea e masani ona sili ona lelei i le tasi nofoaga fa'atino.
3. E fa'atonutonu e le faitoto'a uikiti le tafe sologa lelei
I le fa’aopoopoga i le fetu’una’iga o le lau o le runner, o lo’o iai fo’i i Kaplan ni faitoto’a wicket e mafai ona tatala ma tapuni e fa’atonutonu ai le aofa’i o le vai e ulufale i totonu o le runner. I le maualalo o le tafe, e taua tele le puleaina o le tafe mo le fa’atumauina o le mautu o le taamilosaga o le turbine ma le gaosiga o le generator. E fesoasoani faitoto’a wicket e fa’atonutonu le tafe i totonu o le runner i le mamanu sa’o (fa’aitiitia ai le feliuliua’i e le mana’omia), ma fa’ateleina ai le fa’aaogaina o le malosi o le vai.
O le tuufaatasiga o le wicket gate ma le pitch blade control e masani ona ta'ua o le double regulation, ma o le "auupega autu" lea a Kaplan mo le taulimaina o fesuiaiga masani o le tafega e tutupu i vaitafe maulalo.
4. E faʻaitiitia e le tafega axial le leiloa o le malosi
E tafe le vai i le itu o le turbine Kaplan i le auala e "sa'o" i le itu o le au. O le auala faigofie e tafe ai e fa'aitiitia ai le gau ona o suiga tetele i le itu. I lalo o tulaga o le malosi fa'atapula'aina (maualalo le ulu), so'o se gau e avea ma mea taua. O le mamanu a Kaplan e taumafai e fa'amautinoa le liua sili ona lelei o le mamafa ma le saoasaoa o le vai i le malosi fa'ainisinia.
E le gata i lea, o le faʻaaogaina o se paipa faʻaoso i le auala e alu ese ai le vai e fesoasoani e toe faʻaleleia ai nisi o le malosi o le mamafa/saoasaoa o totoe, ma faʻateleina ai le lelei atoa. Mo nofoaga e maualalo le saoasaoa, o lenei toe faʻaleleia o le malosi e ala i se paipa faʻaoso e matua taua tele.
O se fa'atusatusaga pu'upu'u ma isi turbines
Kaplan e faasaga ia Pelton
E sili ona lelei turbine Pelton i ulu maualuluga, fua faatatau o le tafe maualalo, ma vaalele saoasaoa maualuga. I fua faatatau o le tafe maualalo ma ulu maualalo, e le o se mea lelei tele turbine Pelton ona e le lava le mamafa e fausia ai se vaalele malosi. E sili atu ona talafeagai turbine Kaplan ona e faʻagaoioia o ni turbine tali atu, e faʻaaogaina ai tafega tetele.
Kaplan e faasaga ia Francis
E masani ona fetaui lelei turbine Francis mo ulu feololo. I ulu maualalo, e mafai ona galue turbine Francis ae e masani ona le tutusa le lelei ma turbine Kaplan, aemaise lava pe a fesuisuia'i le saoasaoa o le tafe. O turbine Kaplan e masani lava ona sili ona filifilia mo galuega e maualalo le ulu.
Kaplan vs Crossflow
E fa'aaogaina lautele turbine crossflow i ni fua fa'atatau laiti ona o lo latou fauga faigofie, tau maualalo, ma le onosa'i i le palapala. Peita'i, o lo latou lelei e masani lava ona maualalo ifo nai lo turbine Kaplan mo fa'aoga tafe maualuga ma fa'agaioiga e mana'omia ai le lelei tele. Afai o le sini o le gafatia maualuga ma le lelei sili ona maualuga, e masani ona sili atu le lelei o turbine Kaplan.
Fa'aaogāina o le turbine Kaplan i le tafega maualalo
E fa'aaogaina lautele turbine Kaplan i:
– Malosiaga vai e tafe mai le vaitafe (e aunoa ma ni vaituloto tetele) i vaitafe maulalo,
– pa malūlū (pa malūlū),
– alavai fa'asūsū e mautu le tafega,
– o galuega tetele tau eletise laiti e laiti a latou tafega ae tele tafega.
I le tulaga o le malosiaga fa'afouina fa'aonaponei, e tāua fo'i le metotia a Kaplan auā e mafai ai ona fa'aogaina nofoaga sa manatu muamua e le'i tele se aogā ona o le leai o ni tumutumuga maualuluga. Afai e fuafuaina lelei, e o'o lava i vaitafe "filemu" e mafai ona gaosia le tele o le eletise.
Luʻitau ma mea e tatau ona e gauai atu i ai
E ui e lelei mo tafega maualalo, ae e iai foʻi luʻitau o le Kaplan turbine:
1. Faigata fa'amekanika: o le faiga e pulea ai le pitch i luga o lau o le ta'avale e fa'aopoopoina ai vaega fe'avea'i ma mana'oga tau tausiga.
2. Tau muamua: e masani ona taugata atu nai lo turbine faigofie ona o le sa'o o le gaosiga ma faiga fa'atonutonu.
3. Cavitation: i ulu maulalo ma nisi tulaga fa'agaoioiga, e ono tula'i mai le lamatiaga o le cavitation, o lea e tatau ai ona fuafuaina ma le fa'aeteete le mamanu o le paipa e tamoe ai, le mamafa ma le tiliva.
4. Tulaga lelei o le vai: o palapala, otaota, ma mea olo e mafai ona faatelevaveina ai le ofuina o lau ma vaega, o lea e manaʻomia ai se faiga e faʻamamā ai (fata lapisi) ma le puleaina o palapala.
Peita'i, i le tele o galuega faatino, o le lelei o le fa'aogaina o le eletise ma lona gafatia fetu'una'i e mafai e Kaplan ona fa'aitiitia ai nei tau fa'aopoopo e ala i le gaosiga o le malosi e sili atu ona mautu ma maualuga i le tausaga atoa.
I'uga
E fetaui lelei le turbine Kaplan mo tafega vai e maualalo le saoasaoa auā ua mamanuina ina ia galue lelei i tafega maualalo ma tafega maualuga, o tulaga e lua e masani ona o faatasi ma tafega o vaitafe i fanua maulalo. O lona lelei e lagolagoina e se mamanu tafega axial, le faʻaaogaina o paipa toso, ma le aoga autu o le faʻatonutonuina faalua: o faitotoʻa wicket e faʻatonutonuina le tafega ma o lau o le runner e mafai ona fetuʻunaʻi e tausia le tulimanu lelei o le osofaʻiga i tulaga eseese. O le mea lea, o le Kaplan o se filifiliga faʻatuatuaina mo le faʻateleina o le gafatia o le malosi o tafega vai e le o vave tele ae tele le voluma—e fesoasoani e faʻalautele avanoa mo le gaosiga o le eletise mai le vai e sili atu ona mama ma gafataulimaina.
Afai e te manaʻo ai, e mafai ona ou fetuʻunaʻia lenei tusiga ina ia sili atu ona faʻapitoa (faʻatasi ai ma fua faʻatatau o le malosi, lelei, ma le faʻatinoga), pe sili atu ona lauiloa mo le aufaitau lautele, faʻapea foʻi ma le faʻaopoopoina o faʻataʻitaʻiga o suʻesuʻega o le eletise mai le vai a Kaplan i luga o vaitafe patino.
