கப்லான் டர்பைன்: குறைந்த வேக நீர் ஓட்டத்திற்கான சிறந்த தீர்வு

கப்லான் டர்பைன்: குறைந்த வேக நீர் ஓட்டத்திற்கான சிறந்த தீர்வு

நீர்மின் உற்பத்தி (PLTA) உலகில், எல்லா இடங்களிலும் வேகமாகப் பாயும் ஆறுகளோ அல்லது அதிக நீர்மட்டங்களோ இருப்பதில்லை. பல பகுதிகளில் நீரோட்டம் ஒப்பீட்டளவில் மெதுவாக இருந்தாலும், அவற்றின் வெளியேற்றம் ஆண்டு முழுவதும் அதிகமாகவும் நிலையானதாகவும் இருக்கிறது. இத்தகைய சூழ்நிலைகளில்தான் காப்லான் டர்பைன் ஒரு மிக முக்கியமான தேர்வாக அமைகிறது. இந்த டர்பைன், குறைந்த மற்றும் நடுத்தர நீர்மட்டங்களுடன் கூடிய குறைந்த வேக நீரோட்டத்தைப் பயன்படுத்துவதற்கான மிகவும் திறமையான தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்றாக அறியப்படுகிறது. இதனால், இது தாழ்நில ஆறுகள் மற்றும் பாசனக் கால்வாய்கள் உட்பட பல்வேறு பகுதிகளில் பயன்படுத்த ஏற்றதாக அமைகிறது.

காப்லான் டர்பைனை அறிந்துகொள்வது

காப்லான் டர்பைன் என்பது ஒரு வகை எதிர்வினை டர்பைன் ஆகும். இது நீரின் அழுத்தம் மற்றும் பாய்வு வேகத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களைப் பயன்படுத்தி, ஒரு ரன்னரை (டர்பைன் சக்கரம்) சுழற்றுகிறது. இந்த டர்பைன் 20 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் விக்டர் காப்லானால் முதன்முதலில் உருவாக்கப்பட்டது. காப்லான் வடிவமைப்பின் முக்கிய நன்மை, ரன்னரின் புரொப்பல்லர் போன்ற வடிவத்திலும், சரிசெய்யக்கூடிய பிளேடு கோணத்திலும் அடங்கியுள்ளது. பிளேடு கோணத்தை மாற்றும் திறன், ஏற்ற இறக்கமான நீர் ஓட்டம் இருந்தபோதிலும் டர்பைன் அதிக செயல்திறனைப் பராமரிக்க உதவுகிறது.

பொதுவாக, கப்லான் டர்பைன்கள் குறைந்த நீர்மட்டம் (சுமார் 2–30 மீட்டர்) மற்றும் அதிக நீர் வெளியேற்றம் கொண்ட நீர்மின் நிலையங்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அதிக நீர்மட்டங்களுக்கு ஏற்ற பெல்டன் டர்பைன்கள் அல்லது நடுத்தர நீர்மட்டங்களுக்கு அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்ட ஃபிரான்சிஸ் டர்பைன்களைப் போலல்லாமல், கப்லான் டர்பைன்கள் மெதுவான நீரோட்டங்களில் ஆற்றல் திறனை அதிகபட்சமாக்குவதற்காகவே வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

காப்லான் டர்பைனின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை

பென்ஸ்டாக் அல்லது உள்ளீட்டுக் கால்வாய் வழியாக டர்பைன் உறைக்குள் நீர் பாய்ச்சப்படும்போது கேப்லான் டர்பைனின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை தொடங்குகிறது. பின்னர் அந்த நீர், நீர்ப் பாய்வு விகிதத்தை ஒழுங்குபடுத்தி சரியான கோணத்தில் செலுத்தும் விக்கெட் கேட்கள் (வழிகாட்டித் தகடுகள்) வழியாகச் செல்கிறது. அதன் பிறகு, அந்த நீர் ரன்னரைத் தாக்கி, அதைச் சுழலச் செய்கிறது.

ஒரு சாதாரண புரொப்பல்லர் டர்பைனிலிருந்து கப்லானை வேறுபடுத்துவது, அதில் இரண்டு கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் இருப்பதுதான்:

1. விக்கெட் கேட் அமைப்பு: உள்ளே நுழையும் நீரின் அளவைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.
2. ரன்னர் பிளேடு கோணத்தைச் சரிசெய்தல்: ஓட்டத்தின் திசைக்கு எப்போதும் உகந்ததாக இருக்கும்படி பிளேடு கோணத்தை மாற்றுதல்.

இரட்டை ஒழுங்குமுறை என அறியப்படும் இந்தக் கலவையானது, பருவகால அல்லது செயல்பாட்டு நிலைமைகள் காரணமாக ஆற்று நீரின் வெளியேற்றம் ஏற்ற இறக்கமாக இருக்கும்போது, ​​கப்லான் டர்பைனை குறிப்பாக மேம்பட்டதாக ஆக்குகிறது.

ஓடுதளத்தைச் சுழற்றிய பிறகு, நீர் ஒரு காற்றுக் குழாய் வழியாக வெளியேறுகிறது. இந்தக் காற்றுக் குழாய், அழுத்த ஆற்றலின் ஒரு பகுதியை மீட்டெடுக்க உதவுவதோடு, விசையாழியின் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனையும் அதிகரிக்கிறது. அழுத்த மீட்பு இல்லாத வடிவமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​இந்த அமைப்பு நீர் ஆற்றல் பயன்பாட்டை உச்சபட்சமாக ஆக்குகிறது.

குறைந்த வேகப் பாய்வுகளுக்கு காப்லான் டர்பைன் ஏன் பொருத்தமானது?

குறைந்த வேக நீரோட்டம் பொதுவாக குறைந்த நீர் அழுத்தத்துடன் தொடர்புடையது. குறைந்த நீர் அழுத்தத்தில், நீரின் நிலை ஆற்றல் மிகவும் அதிகமாக இருக்காது, எனவே அதிக அளவு நீரிலிருந்து (வெளியேற்றம்) அதிக சக்தியை உருவாக்கக்கூடிய ஒரு அமைப்பு தேவைப்படுகிறது. காப்லான் டர்பைன் இதற்காகவே துல்லியமாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.

இந்தச் சூழ்நிலையில் கப்லான் சிறந்து விளங்குவதற்கான சில முக்கிய காரணங்கள்:

– குறைந்த அழுத்தத்தில் அதிக செயல்திறன்: கேப்லானின் வடிவமைப்பு ஆற்றல் இழப்புகளைக் குறைப்பதால், அதனால் அதிக செயல்திறனை (வடிவமைப்பு நிலைகளில் பெரும்பாலும் 90%-க்கும் மேல்) அடைய முடிகிறது.
– அதிக நீர் வெளியேற்றத்தில் உகந்தது: கால்வாய் மற்றும் ஓடுதளத்தின் வடிவமைப்பு பொருத்தமானதாக இருக்கும் பட்சத்தில், நீர் வெளியேற்றம் அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​காப்லான் மிகவும் திறம்படச் செயல்படும்.
– சுமை மாறுபாடுகளைத் தாங்கும் திறன்: வெளியேற்ற அளவு மாறும் போது, ​​இரட்டை ஒழுங்குமுறைப் பொறிமுறையானது டர்பைன் நிலையாகவும் திறமையாகவும் செயல்பட உதவுகிறது.

எனவே, ஒரு இடத்தில் அகலமான ஆறும், நிலையான நீர் வெளியேற்றமும் இருந்து, ஆனால் நீர்வீழ்ச்சிகளோ அல்லது பெரிய உயர வேறுபாடுகளோ இல்லாதபோது, ​​கப்லான் பெரும்பாலும் மிகவும் சிக்கனமான மற்றும் தொழில்நுட்ப ரீதியான தீர்வாக அமைகிறது.

காப்லான் டர்பைனின் முக்கிய கூறுகள்

காப்லானின் செயல்பாட்டைப் புரிந்துகொள்ள, அதன் முக்கியக் கூறுகளை அறிந்துகொள்வது அவசியம்:

1. ரன்னர் (டர்பைன் புரொப்பல்லர்)
பொதுவாக, அளவு மற்றும் தேவைகளைப் பொறுத்து, இதில் 3 முதல் 6 பிளேடுகள் இருக்கும். கோணத்தைச் சரிசெய்வதற்காக, பிளேடுகளை அவற்றின் அச்சில் சுழற்ற முடியும்.

2. விக்கெட் கேட் / வழிகாட்டி இறக்கை
உள்வரும் நீரோட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்தி, நீரை ஓடுதளத்தை நோக்கித் திருப்பிவிடும் வழிகாட்டித் தகடுகளின் ஒரு வரிசை.

3. வரைவு குழாய்
வெளியேற்றத்தின் வேகத்தைக் குறைத்து, இயக்க ஆற்றலை அழுத்த ஆற்றலாக மாற்றுவதன் மூலம் செயல்திறனை அதிகரிக்கும் ஒரு வழித்தடம்.

4. தண்டு
ரன்னரை ஜெனரேட்டருடன் இணைத்தல். இது செங்குத்தாகவோ அல்லது கிடைமட்டமாகவோ இருக்கலாம், இருப்பினும் அதிக கொள்ளளவுகளுக்கு செங்குத்து மாதிரியே பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

5. கட்டுப்பாடு மற்றும் இயக்க அமைப்புகள்
ஜெனரேட்டரின் வெளியேற்றம் மற்றும் சுமையின் அடிப்படையில் ரன்னர் பிளேடுகள் மற்றும் விக்கெட் கேட்டின் இயக்கத்தைத் தானாகவே ஒழுங்குபடுத்துகிறது.

காப்லான் டர்பைனின் நன்மைகள்

கப்லான் டர்பைன் சில குறிப்பிட்ட சூழ்நிலைகளில் ஒரு "சாம்பியன்" என்று அறியப்படுகிறது. அதை ஒரு பிரபலமான தேர்வாக மாற்றும் சில நன்மைகள் இங்கே கொடுக்கப்பட்டுள்ளன:

– பரந்த இயக்க வரம்பில் உயர் செயல்திறன்
இயங்கு கத்திகளை சரிசெய்ய முடிவதால், டர்பைன் பரந்த அளவிலான பாய்வு விகிதங்களிலும் செயல்திறனுடன் இயங்குகிறது.

– பெரிய அளவிலான மற்றும் சிறிய நீர்மின் நிலையங்களுக்கு ஏற்றது
காப்லான் பெரிய அணைகளுக்கு மட்டுமானதல்ல; அதன் சிறிய அளவிலான வடிவங்களை நீர்ப்பாசனக் கால்வாய்கள் அல்லது மதகுகளுக்கும் பயன்படுத்தலாம்.

சுமை மாற்றங்களுக்கு விரைவான பதில்
கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு, மின்சாரத் தேவையில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கு ஏற்ப விசையாழியை நிலையான முறையில் தகவமைத்துக் கொள்ள அனுமதிக்கிறது.

– குறைந்த நீரோட்டங்களுக்கு மிகவும் உகந்தது
மற்ற டர்பைன்களுடன் ஒப்பிடுகையில், கப்லான் மெதுவாகப் பாயும் நீரிலிருந்து அதிக ஆற்றலைப் பிழிந்து எடுக்கிறது.

சவால்கள் மற்றும் தீமைகள்

அதன் நன்மைகள் இருந்தபோதிலும், காப்லான் டர்பைன் பல சவால்களையும் கொண்டுள்ளது:

– ஆரம்ப செலவுகள் ஒப்பீட்டளவில் அதிகம்
மிகவும் சிக்கலான பிளேடு சரிசெய்தல் பொறிமுறை மற்றும் கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு இருப்பதன் காரணமாக.

– மேலும் சிக்கலான பராமரிப்பு
அதிகமான நகரும் பாகங்களுக்குத் தொடர்ச்சியான பரிசோதனை, மசகு எண்ணெய் இடுதல் மற்றும் அளவுத்திருத்தம் ஆகியவை தேவைப்படுகின்றன.

முறையற்ற வடிவமைப்பு/செயல்பாடு இருந்தால் குழிவுறுதலுக்கு உள்ளாக வாய்ப்புள்ளது.
குறைந்த அழுத்தங்களில், நீராவி குமிழ்கள் உருவாகி, பிளேடுகளின் மேற்பரப்புகளைச் சேதப்படுத்தக்கூடும். எனவே, காற்றுக் குழாய் வடிவமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டு அமைப்புகளைக் கவனமாகக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

– உயர் உற்பத்தித் தரம் தேவைப்படுகிறது
இதனால், பிளேடு துல்லியமாக இயங்குவதோடு, அரிப்பு மற்றும் தேய்மானத்தையும் எதிர்க்கும் திறன் கொண்டது.

இருப்பினும், அதிக வெளியேற்றம் மற்றும் குறைந்த அழுத்தம் கொண்ட திட்டங்களில், நீண்ட கால செயல்திறன் மற்றும் ஆற்றல் உற்பத்தி ஆதாயங்கள் பெரும்பாலும் அதிக ஆரம்பச் செலவுகளை ஈடுசெய்கின்றன.

களத்தில் கப்லான் டர்பைன் பயன்பாடுகள்

காப்லான் டர்பைன்கள் பின்வருவனவற்றில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:

– தாழ்நில ஆறுகளில், பெரிய நீர்த்தேக்கங்கள் இன்றி, ஆற்று நீரைப் பயன்படுத்தும் நீர்மின்சக்தி.
குறைந்த நீர்மட்டம் ஆனால் அதிக நீர் வெளியேற்றம் கொண்ட அணை.
– பாசனக் கால்வாய்களில் சிறு நீர்மின் திட்டம்.
– சீரான நீரோட்டம் உள்ள கழிமுகங்கள் அல்லது கால்வாய்களுக்கு அருகில் மின் உற்பத்தி நிலையங்கள்.

பல பெரிய ஆறுகளையும் விரிவான நீர்ப்பாசன வலையமைப்பையும் கொண்ட இந்தோனேசியாவைப் பொறுத்தவரை, காப்லான் டர்பைன்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியக்கூறுகள் மிகவும் அதிகம். குறிப்பாக, குறைந்த ஆனால் சீரான நீரோட்டத்தைப் பயன்படுத்தும் சிறு நீர்மின்சாரம் மூலம் தொலைதூரப் பகுதிகளுக்கு மின்சாரம் வழங்குவதில் இது முக்கியத்துவம் பெறுகிறது.

முடிவுரை

குறைந்த வேக நீர் ஓட்டங்களுக்கு, குறிப்பாக குறைந்த மற்றும் நடுத்தர அழுத்தங்கள் மற்றும் அதிக வெளியேற்றங்களைக் கொண்ட அமைப்புகளில், காப்லான் டர்பைன்கள் ஒரு சிறந்த தீர்வாகும். அவற்றின் சரிசெய்யக்கூடிய ரன்னர் வடிவமைப்பு மற்றும் இரட்டை ஒழுங்குபடுத்தும் பொறிமுறையின் மூலம், காப்லான் டர்பைன்கள் பரந்த அளவிலான இயக்கச் சூழல்களில் உயர் செயல்திறனைப் பராமரிக்கின்றன. மற்ற சில டர்பைன் வகைகளை விட இவற்றின் கட்டுமானம் மற்றும் பராமரிப்புச் செலவுகள் அதிகமாக இருந்தாலும், அவற்றின் நீண்டகால செயல்திறன் பெரும்பாலும் அந்த முதலீட்டை மிகவும் மதிப்புமிக்கதாக ஆக்குகிறது.

இறுதியாக, நீர்மின்சக்திக்கான டர்பைனைத் தேர்ந்தெடுப்பது என்பது அனைவருக்கும் பொருந்தக்கூடிய ஒரே அணுகுமுறை அல்ல; அது நீர்மட்டம், வெளியேற்றம், பருவகால மாறுபாடுகள் மற்றும் மின்சாரத் தேவைகள் ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும். இருப்பினும், மிதமான ஆனால் தாராளமான நீர் ஓட்டம் கிடைக்கும்போது, ​​காப்லான் டர்பைன் பெரும்பாலும் மிகவும் தர்க்கரீதியான மற்றும் பயனுள்ள தீர்வாக வெளிப்படுகிறது.