Турбинаи Каплан: Беҳтарин роҳи ҳал барои ҷараёни об бо суръати паст
Дар ҷаҳони истеҳсоли нерӯи барқи обӣ (PLTA), на ҳама ҷойҳо дарёҳои тезҷараён ё сатҳи баланди об доранд. Бисёр минтақаҳо ҷараёни об нисбатан суст доранд, аммо ҷараёни онҳо дар тӯли сол зиёд ва устувор аст. Дар чунин шароит турбинаи Каплан ба интихоби хеле барҷаста табдил меёбад. Ин турбина ҳамчун яке аз самараноктарин технологияҳо барои истифодаи ҷараёни об бо суръати паст бо сатҳи паст то миёна маълум аст, ки онро барои истифода дар минтақаҳои гуногун, аз ҷумла дарёҳои пастзаминӣ ва каналҳои обёрӣ мувофиқ мегардонад.
Шиносоӣ бо турбинаи Каплан
Турбинаи Каплан як навъи турбинаи реактивӣ аст, ки бо истифода аз тағйирот дар фишори об ва суръати ҷараён барои гардиши чархи турбина (чархи турбина) кор мекунад. Ин турбина бори аввал аз ҷониби Виктор Каплан дар аввали асри 20 таҳия шудааст. Бартарии асосии тарҳи Каплан дар шакли винти монанд ба чархи турбина ва кунҷи танзимшавандаи теғ мебошад. Қобилияти тағир додани кунҷи теғ ба турбина имкон медиҳад, ки сарфи назар аз тағйирёбии ҷараёни об самаранокии баландро нигоҳ дорад.
Умуман, турбинаҳои Каплан дар нерӯгоҳҳои барқи обӣ бо фишори паст (тақрибан 2-30 метр) ва разрядҳои баланд ба таври васеъ истифода мешаванд. Бар хилофи турбинаҳои Пелтон, ки барои фишори баланд мувофиқанд ё турбинаҳои Франсис, ки барои фишори миёна чандиртаранд, турбинаҳои Каплан барои ба ҳадди аксар расонидани потенсиали энергетикӣ дар ҷараёнҳои камтар босуръат "таъин" шудаанд.
Принсипи кори турбинаи Каплан
Принсипи кори турбинаи Каплан вақте оғоз мешавад, ки об тавассути канали вурудӣ ё қаламрави қубур ба корпуси турбина ворид мешавад. Сипас, об аз дарвозаҳои викет (кранҳои роҳнамо) мегузарад, ки суръати ҷараёнро танзим мекунанд ва ҷараёнро дар кунҷи дуруст равона мекунанд. Сипас, об ба гардишкунанда бархӯрда, боиси чарх задани он мегардад.
Он чизе, ки Капланро аз турбинаи винти муқаррарӣ фарқ мекунад, мавҷудияти ду механизми идоракунӣ мебошад:
1. Танзимоти дарвозаи викет: миқдори оби воридшавандаро назорат мекунад.
2. Танзими кунҷи теғи даванда: тағйир додани кунҷи теғ, то ки он ҳамеша барои самти ҷараён оптималӣ бошад.
Ин омезиш, ки бо номи танзими дугона маълум аст, турбинаи Капланро махсусан ҳангоми тағйирёбии ҷараёни об дар дарё аз сабаби шароити мавсимӣ ё корӣ бартарӣ мебахшад.
Пас аз гардиши гардишкунандаи муҳаррик, об аз найчаи кашидашаванда берун мешавад. Найчаи кашидашаванда барои барқарор кардани қисме аз энергияи фишор ва баланд бардоштани самаранокии умумии турбина мусоидат мекунад. Ин система дар муқоиса бо тарҳҳое, ки барқароркунии фишорро надоранд, истифодаи энергияи обро ба ҳадди аксар мерасонад.
Чаро турбинаи Каплан барои ҷараёнҳои пастсуръат мувофиқ аст?
Ҷараёни об бо суръати паст одатан бо фишори паст алоқаманд аст. Дар фишори паст, энергияи потенсиалии об чандон баланд нест, аз ин рӯ системае лозим аст, ки қодир аст аз ҳаҷми зиёди об (резиши об) қувваи баланд тавлид кунад. Турбинаи Каплан маҳз барои ҳамин тарҳрезӣ шудааст.
Баъзе аз сабабҳои асосии бартарии Каплан дар ин шароитҳо:
– Самаранокии баланд дар фишори паст: Каплан метавонад ба самаранокии баланд ноил гардад (аксар вақт дар шароити тарроҳӣ >90%), зеро тарҳи он талафоти энергияро кам мекунад.
– Беҳтарин ҳангоми разряд калон: ҳар қадар разряд калонтар бошад, Kaplan ҳамон қадар самараноктар кор мекунад, ба шарте ки тарҳи канал ва даванда мувофиқ бошад.
– Муқовимат ба тағирёбии бор: механизми танзими дугона ба турбина кӯмак мекунад, ки ҳангоми тағирёбии разряд устувор ва самаранок боқӣ монад.
Ҳамин тариқ, вақте ки макон дарёи васеъ, ҷараёни доимӣ дорад, аммо шаршараҳо ё фарқиятҳои баландии калон надорад, Каплан аксар вақт роҳи ҳали аз ҷиҳати иқтисодӣ ва техникӣ аз ҳама мувофиқ аст.
Қисмҳои асосии турбинаи Каплан
Барои фаҳмидани кори Каплан, муҳим аст, ки ҷузъҳои асосии онро муайян кунем:
1. Давондавон (пропеллери турбина)
Одатан, он вобаста ба андоза ва ниёзҳо аз 3 то 6 теғ дорад. Теғҳо метавонанд дар атрофи меҳвари худ чарх зананд, то кунҷро танзим кунанд.
2. Дарвозаи викет / винти роҳнамо
Як қатор винтҳои роҳнамо, ки ҷараёни обро назорат мекунанд ва обро ба самти ҷараёни об равона мекунанд.
3. Найчаи кашидашаванда
Канале, ки ҷараёни ҷараёни обро суст мекунад ва энергияи кинетикиро ба энергияи фишор табдил медиҳад ва бо ин васила самаранокиро афзоиш медиҳад.
4. Меҳвар
Пайваст кардани розетка ба генератор. Он метавонад амудӣ ё уфуқӣ бошад, гарчанде ки модели амудӣ бештар барои иқтидорҳои калон истифода мешавад.
5. Системаҳои идоракунӣ ва иҷрокунанда
Ҳаракати парраҳои даванда ва дарвозаи дарвозаро ба таври худкор вобаста ба холӣ ва сарбории генератор танзим мекунад.
Афзалиятҳои турбинаи Каплан
Турбинаи Каплан барои баъзе шароитҳо ҳамчун "қаҳрамон" маъруф аст. Инҳоянд баъзе аз бартариҳое, ки онро интихоби маъмул мегардонанд:
- Самаранокии баланд дар доираи васеи фаъолият
Азбаски парҳои давандаро танзим кардан мумкин аст, турбина дар доираи васеи суръати ҷараён самаранок боқӣ мемонад.
- Муносиб барои нерӯгоҳҳои хурд ва калонҳаҷм
Каплан на танҳо барои сарбандҳои калон мувофиқ аст; версияҳои хурдтарро метавон ба каналҳои обёрӣ ё дарвозаҳои обгузар истифода бурд.
- Вокуниши фаврӣ ба тағйироти боркунӣ
Системаи идоракунӣ ба турбина имкон медиҳад, ки ба тағйирот дар талабот ба нерӯи барқ ба таври устувор мутобиқ шавад.
– Барои ҷараёнҳои паст дӯстонатар аст
Дар муқоиса бо дигар турбинаҳо, Каплан аз оби камтар тезҷараён энергияи бештарро "фишурда" мегирад.
Мушкилот ва нуқсонҳо
Бо вуҷуди бартариҳои худ, турбинаи Каплан инчунин як қатор мушкилот дорад:
- Хароҷоти ибтидоӣ нисбатан баланданд
Аз сабаби мавҷудияти механизми мураккабтари танзими корд ва системаи идоракунӣ.
- Нигоҳдории мураккабтар
Қисмҳои ҳаракаткунандаи бештар ба санҷиши мунтазам, равғанмолӣ ва калибрченкунӣ ниёз доранд.
– Дар сурати тарҳрезӣ/амали нодуруст ба кавитатсия осебпазир аст
Дар фишорҳои паст, ҳубобчаҳои буғ метавонанд ба вуҷуд оянд ва ба сатҳи теғҳо зарар расонанд. Аз ин рӯ, тарҳи найчаи тарроҳӣ ва танзимоти кориро бояд бодиққат баррасӣ кард.
- Сифати баланди истеҳсолотро талаб мекунад
То ки теғ дақиқ ҳаракат кунад ва ба зангзанӣ ва эрозия тобовар бошад.
Аммо, дар лоиҳаҳое, ки разряди баланд ва фишори паст доранд, фоидаи дарозмуддати самаранокӣ ва истеҳсоли энергия аксар вақт аз хароҷоти ибтидоии баландтар зиёдтар аст.
Истифодаи турбинаҳои Каплан дар соҳа
Турбинаҳои Каплан ба таври васеъ дар ин соҳаҳо истифода мешаванд:
– Нерӯгоҳҳои барқии обии маҷрои дарёӣ (бе обанборҳои калон) дар дарёҳои паст.
– Сарбанд бо сари хурд, вале ҷараёни обаш калон.
– Лоиҳаи хурди гидроэнергетикӣ дар каналҳои обёрӣ.
– Нерӯгоҳҳои барқӣ дар наздикии резишгоҳҳо ё каналҳо бо ҷараёни устувор.
Дар шароити Индонезия, ки дарёҳои зиёди калон ва шабакаи васеи обёрӣ дорад, имкониятҳои истифодаи турбинаҳои Каплан, бахусус барои электрификатсияи минтақаҳои дурдаст бо нерӯгоҳҳои хурди гидроэнергетикӣ, ки аз ҷараёни паст, вале устувор истифода мебаранд, хеле калонанд.
Хулоса
Турбинаҳои Каплан як роҳи ҳалли аъло барои ҷараёнҳои об бо суръати паст, махсусан дар системаҳое, ки фишори паст то миёна ва холӣшавии баланд доранд, мебошанд. Бо тарҳи давандаи танзимшаванда ва механизми дугонаи танзимкунанда, турбинаҳои Каплан метавонанд самаранокии баландро дар доираи васеи шароити корӣ нигоҳ доранд. Дар ҳоле ки хароҷоти сохтмон ва нигоҳдорӣ нисбат ба баъзе намудҳои дигари турбинаҳо баландтар аст, самаранокии дарозмуддати онҳо аксар вақт сармоягузорӣро арзанда мегардонад.
Дар ниҳоят, интихоби турбинаҳо барои нерӯгоҳҳои барқӣ як равиши ягона барои ҳама нест; он бояд фишор, холӣшавӣ, тағйироти мавсимӣ ва талаботи қувваро ба назар гирад. Аммо, вақте ки ҷараёни об мӯътадил, вале фаровон аст, турбинаи Каплан қариб ҳамеша ҳамчун роҳи ҳалли мантиқӣ ва муассиртарин пайдо мешавад.
