A Kaplan turbina egy „reakció” típusú hidraulikus propellerturbina, amelyet Viktor Kaplan osztrák mérnök talált ki 1912- ben .
Alkalmas 2-25 méter magas alacsony esésekre, és nagyon nagy áramlásokra 70-800 m 3 / s .
A Kaplan turbina orientálható lapátjaival különbözik a többi légcsavaros turbinától, amelyek hangmagassága üzem közben változtatható. Ez lehetővé teszi, hogy magas energiahatékonyságú legyen a változó vízhozamokhoz. Hatékonysága általában eléri a 90% -ot és a 95% -ot.
A Kaplan turbina a Francis turbina technikai fejlődése . Találmánya lehetővé tette a hatékony áramtermelést, amikor a Francis turbinát nem lehetett használni. Az átmérők 2 és 11 méter között változhatnak a turbina forgási tartományával, amely 50 és 250 fordulat / perc között változhat , 250 MW beépített teljesítmény esetén .
A 1910 , az osztrák mérnök Viktor Kaplan , élő Brno , Csehszlovákia , javasolt egy másik modell a turbina, annak érdekében, hogy válaszoljon a gyenge teljesítmény a Francis turbina , abban az esetben a csökkenés kis magasságból. Ez a függőleges tengelyű, spirális rotorral rendelkező turbina változó meredekségű pengékkel rendelkezik. Között 1912 és 1913 -ben benyújtott négy osztrák szabadalmat a fő találmányok:
Az első Kaplan turbina-ben jött létre 1918 , majd által gyártott Stahlhütte Ignas Storek Company in Brno , majd telepített 1919 egy bemutató egység Poděbrady , Csehszlovákiában .
A második turbinát egy textilgyárban (Viktor Kaplan családjába tartozó) építik be, Velm-Götzendorfban , Ausztriában , 25,8 LE teljesítménnyel 2,3 méteres zuhanásmagasságnál, és 800 fordulat / perc sebességgel forogva ( ez működni fog, amíg 1955 és látható, mivel a múzeum a technikák Bécs , Ausztria ). Kaplan Viktor azonban 1922- ben egészségügyi okokból kénytelen volt abbahagyni a kutatását .
A 1922 , a német cég Voith telepített Kaplan turbinák folyók, amelyek teljesítménye 800 kW . A Kaplan turbinák fejlesztését azonban 1926- ban leállították, mivel a turbina működése során a kavitáció romboló jelensége megjelent .
A 1926 , a svéd cég oldotta meg a problémát, ami egy hidraulikusan vezérelt teljesítmény kormánymű eszköz , amely lehetővé teszi a dinamikus szabályozását a forgásszög a rotorlapátok előtt kavitációs meg. Ugyanebben az évben 5,8 méter átmérőjű és 10 000 LE teljesítményű rotorturbinát telepítettek 6,5 méteres esési magasságig a svédországi Lilla Edet- ben .
Kivágás (Voith Company)
A penge tövében található forgócsapok lehetővé teszik a forgásszög dinamikus módosítását annak érdekében, hogy elkerüljék a kavitációs jelenség megjelenését. Az agy tartalmazza a hidraulikus hengereket, amelyek lehetővé teszik ezt a dinamikus beállítást (Hidroelektromos üzem Plave-ben, Nova Goricától északra , Szlovénia )
Kaplan turbina a bécsi Műszaki Múzeumban , Ausztria
A Kaplan turbinákat ma már széles körben használják az egész világon, nagy áramlás vagy alacsony fejtámla esetén.
Korai erózió léphet fel a turbina használatakor, amelyet kavitáció okoz . Ez az érintett turbina idő előtti leállításához vezethet annak érdekében, hogy nehéz karbantartási és javítási munkákat hajtson végre, valamint jelentős gazdasági következményekkel is járhat (gyártás leállítása, helyszíni karbantartási költségek vagy súlyos javítás a műhelyben stb.). . ) A kavitáció a turbina hatékonyságának csökkenésével vagy az elnyelt magassággal együtt a mechanikus szerkezet rezgéseinek generációjával, intenzív zaj kíséretében is bekövetkezik.
A francia erőművek hidraulikus berendezései, amelyeket az állam az EDF-nek vagy leányvállalatainak adományozott , 447 vízerőműben vannak jelen. Különösen a Kaplan turbinák és azok alkatrészei (rotorok, lapátok, lapátok, emelők, szelepek, csapok, csapágyak stb. ) Találhatók ott. A hidraulikus berendezésekkel kapcsolatos összes elemet egy belső EDF egység, a Hydraulic Repair Service szervizeli és karbantartja , amely fémfelület-műveleteket végez hegesztéssel, csiszolással az alakításhoz, akár a műhelyben, akár a helyszínen., Valamint megmunkálási munkát.
A Kaplan turbina fejlődése az izzócsoport.
Ezt a 3 szabadalmat az Escher Wyss , a svájci turbinagyártó szerezte be Zürichben . Az utolsó szabadalom jóváhagyva 1934. október 15, Arno Fisher üzemelteti, aki 1936 augusztusVan üzembe két izzó csoportok, amelyek teljesítménye 168 kW , a Roštín , a Pomeránia (jelenleg Lengyelország ), a Parsęta folyón , amely akkor lép működésbe, amíg 1942. január.
Az ipari fejlődés 1950-ben kezdődött . Franciaországban, ez volt 1960 , és a Rance árapály erőmű beiktatott 1966. november 26, hogy megkezdődött a villamosenergia-termelés 24 db izzókészletből álló egységgel, egységnyi teljesítménye 10 MW , vagy beépített teljesítménye 240 MW . A Dél-Korea , az Sihwa árapály erőmű , szerelve egy sor 10 izzó tartalmaz, egy egység teljesítménye 25,4 MW , vagy amelynek beépített kapacitása 254 MW , a legerősebb beépítésre ez a fickó a világon, mivel 2011. augusztus.
Ebben a géptípusban a turbina és a generátor vízszintes tengely mentén, egy profilos burkolatban van összekapcsolva, a vízáramba merülve. Ez az elrendezés, amelynek az az előnye, hogy az áramlásnak egyenes vonalat ad, különösen alkalmas nagyon alacsony cseppek és nagy áramlási sebességek esetén.
Ez a technológiai fejlődés lehetővé tette a hidraulika áramlásának javítását irányváltás nélkül, ezáltal a hatékonyság növekedését, valamint a méretek és ezáltal a költségek csökkenését, ami hozzájárult a fejlődéséhez, világszerte. Franciaországban a legfontosabb, hagymacsoportokba rendezett növények a Rhône-völgyben , az Isère -n, a Tarn -on, a Moselle -n, a Truyère-en , a Dordogne -on, a Rajnán , a Lot- on vagy a Garonne .
Az izzócsoport által elért legnagyobb teljesítmény 60 MW .
Az izzócsoport természeténél fogva reverzibilis, az axiális áramlás, valamint az upstream és downstream összeadás szimmetriája miatt, és szivattyúként vagy turbinaként működhet mindkét áramlási irányban. Ez a helyzet például az árapály-erőművekben, az árapálytól függően, és a pengék orientációjának köszönhetően engedélyezett.
Fontos szerepet játszik az elosztó (rögzített rács, amely 20 vezetővonallal ellátott mozgólapátból áll), a légcsavar előtt. Lehetővé teszi, hogy a csepp magasságát arra kényszerítsék, hogy a folyadék áthaladjon az irányvonalakon, olyan irányban, hogy örvény alakuljon ki . A magassági potenciál energiája így tangenciális sebességgé alakul (ami a legjobb esetben a folyadék axiális sebességének 60% -ához adódik).
Fordított üzemmódban az elosztó már nem a légcsavar előtt, hanem a légcsavar mögött van, ami 10% nagyságrendű hatékonyságcsökkenést okoz. Az elosztó már nem tölti be a szerepét, és a vezetősíneket teljesen nyitott helyzetben kell rögzíteni és reteszelni.
A "nagyon alacsony fejű" turbina ( 2003-ban szabadalmaztatott VLH turbina vagy nagyon alacsony fejű turbina ): a turbina típusa (a változtatható nyitású Kaplan turbina evolúciója), amelyet a környezet és különösen a vadon élő állatok halállományának védelmére terveztek (lejjebb lévő lazac, downstream angolna, pisztráng, ciprusok, minden halfaj stb.), folyókban vagy patakokban.
A VLH turbinákat a következők jellemzik:
Ezeket a VLH turbinákat Franciaországban tervezte és gyártotta az MJ2 Technologies vállalat, és figyelembe veszik:
A „kis vízenergia” viszonylag nagy potenciállal rendelkezik, amelyet Franciaországban 1000 MW teljesítményre becsültek (forrás: Megújuló Energia Megfigyelő Intézete (Observ'ER)).