Untuk menjana tenaga hidraulik, adalah perlu untuk mengambil kesempatan daripada pergerakan kuantiti air yang banyak melalui air terjun, yang membolehkan turbin bergerak. Salah satu turbin yang paling banyak digunakan dalam penjanaan hidroelektrik ialah Turbin Kaplan. Turbin jenis ini digunakan di air terjun kecil, sehingga beberapa puluh meter, di mana alirannya tinggi.
Dalam artikel ini, kami akan memperincikan apa yang terdiri daripada turbin Kaplan, ciri utamanya dan cara ia digunakan dalam penjanaan kuasa hidraulik.
Apakah turbin Kaplan
La Turbin Kaplan Ia adalah sejenis turbin jet hidraulik, direka untuk beroperasi dalam persekitaran dengan kecerunan kecil, dari beberapa meter hingga beberapa puluh. Ia juga memerlukan aliran besar, antara 200 dan 300 meter padu sesaat, yang menjadikannya turbin yang sangat cekap untuk penjanaan tenaga hidraulik, sumber tenaga boleh diperbaharui.
Ia dicipta oleh profesor Austria Viktor Kaplan pada tahun 1913, dan struktur inovatifnya menjadikannya sangat sesuai untuk situasi di mana aliran air berubah-ubah. Salah satu ciri utama turbin ini ialah bilahnya boleh diorientasikan mengikut arah aliran, mengoptimumkan prestasinya walaupun kadar aliran hanya 20-30% daripada aliran nominalnya.
Satu ciri tambahan bagi kebanyakan turbin Kaplan ialah ia adalah sebahagian daripada sistem penjanaan kuasa yang termasuk stator tetap, yang mengoptimumkan aliran air yang memberi makan kepada turbin, sekali gus meningkatkan kapasiti penjanaan elektrik. Kecekapan turbin Kaplan Ia boleh kekal tinggi dalam julat kadar aliran yang luas, menjadikannya elemen utama dalam banyak loji hidroelektrik.
Prinsip operasi
Prinsip operasi turbin Kaplan adalah mudah tetapi cekap. Air mencapai turbin melalui saluran berbentuk lingkaran, yang membolehkan turbin disalurkan ke seluruh lilitannya. Air kemudiannya melalui pengedar, yang memberikan aliran pergerakan putaran yang penting untuk operasi turbin.
Sebaik sahaja air memasuki turbin, ia menyebabkan pusingan pendesak, mengalihkan aliran air pada sudut 90° dan kemudian membalikkannya secara paksi. Tindakan ini membolehkan turbin memanfaatkan tenaga kinetik air untuk meningkatkan kecekapannya dalam menjana tenaga.
La Turbin Kaplan Ia mempunyai keupayaan untuk memulihkan sebahagian daripada tenaga berkat penyebar dalam sistem ekzosnya, sesuatu yang tidak biasa dalam semua turbin hidraulik. Peresap ini menyumbang kepada peningkatan prestasi turbin dalam aplikasi di mana tekanan air tidak tinggi, seperti di air terjun kecil.
Ciri dan faedah utama
Salah satu kelebihan paling ketara bagi turbin Kaplan ialah keupayaannya untuk melaraskan bilah bergantung pada arah aliran air. Ini membolehkan turbin mengekalkan kecekapan tinggi di bawah pelbagai keadaan aliran dan tekanan.
Tidak seperti turbin konvensional, seperti turbin kipas, Kaplan mempunyai pengawal selia aliran yang boleh melaraskan kedua-dua bilah pendesak dan sudut bilah pengedar. Ini menjadikannya salah satu turbin paling serba boleh di pasaran, yang mampu berfungsi aliran luas dan julat kepala, dengan kecekapan sehingga 90%.
Julat operasi turbin Kaplan termasuk kepala maksimum kira-kira 80 meter tinggi dan kadar aliran sehingga 50 meter padu sesaat. Walaupun ia berkongsi beberapa aspek dengan turbin Francis, Kaplan sangat cekap dalam keadaan kadar aliran tinggi dan kepala rendah terkulai, di mana turbin lain akan kehilangan kecekapan.
Bagaimana turbin berfungsi dalam tenaga hidro
Dalam loji kuasa hidroelektrik, peraturan voltan keluaran adalah penting untuk menjamin bekalan elektrik yang berterusan. Ini bermakna kelajuan turbin mesti kekal malar walaupun keadaan aliran air berbeza-beza. Turbin Kaplan direka bentuk untuk menyesuaikan diri dengan perubahan ini, mengekalkan aliran air yang berterusan terima kasih kepada sistem kawalan lanjutan.
Turbin hidroelektrik, sama ada Kaplan, Francis atau Pélton, mempunyai pelbagai sistem kawalan untuk memastikan ia kekal stabil apabila berhadapan dengan perubahan tekanan air. Khususnya, turbin Kaplan biasanya mempunyai muncung pintasan, yang dengan cekap mengalihkan lebihan air untuk mengelakkan kerosakan daripada apa yang dikenali sebagai tukul air, peningkatan tekanan secara tiba-tiba yang boleh sangat merosakkan kemudahan.
Turbin hidraulik dikelaskan mengikut jenis air terjun dan aliran yang dikendalikannya:
- Lompatan besar dengan aliran kecil: Turbin Pelton digunakan.
- Lompat sederhana dengan aliran lebih besar: Turbin Francis digunakan.
- Lompatan kecil dengan aliran besar: Kaplan dan turbin kipas digunakan.
Jumlah air yang melalui turbin dikawal mengikut permintaan elektrik semasa. Baki air diarahkan melalui saluran pelepasan untuk mengelakkan sebarang kehilangan dalam sistem. Dalam kemudahan hidroelektrik moden, sistem kawalan memastikan penggunaan optimum aliran yang ada, membantu mengekalkan pengeluaran tenaga yang cekap dan mampan.
Artikel ini merangkumi secara terperinci operasi, kelebihan dan ciri turbin Kaplan, salah satu teknologi paling maju dan cekap untuk penggunaan tenaga hidraulik. Memandangkan prestasi tinggi dan serba boleh, ia adalah salah satu pilihan yang paling banyak digunakan dalam sektor penjanaan tenaga berasaskan air.