Kaplan vs Francis Turbine
Vand, altid i bevægelse, bærer energi med sig. Mennesker har altid undret sig over den enorme kraft i det og ofte gjort brug af kraften. Men først i kølvandet på det 19. århundrede udviklede ingeniører maskiner til at udnytte denne energi med effektivitet. Turbiner er de maskiner, der er designet til at fange energien fra væskestrømmen og omdanne den til mekanisk energi.
Francis-turbinen og Kaplan-turbinen er to typer reaktionsturbiner, der bruges i vandkraftværker til at drive generatoren. Det er de mest almindelige typer af turbiner, der bruges i de moderne kraftværker.
Francis Turbine
Francis turbine blev udviklet af englænderen James B. Francis i 1849, mens han arbejdede som chefingeniør for Locks and Canals Company. Turbinen blev designet til at drive tekstilfabrikkens maskiner ved hjælp af floden i nærheden. Ved hjælp af videnskabelige metoder og eksperimenter var han i stand til at udvikle designet til at opnå op til 90% effektivitet. I dag er Francis-møller de mest udbredte møller i verden.
Francis-turbinen er indkapslet i et hus, og vingerne har specielle buede funktioner designet til at opnå optimal ydeevne fra turbinen. Francis turbiner opererer under en vandhøjde på 10-650 meter og generatoren drevet af turbinen kan give en effekt på op til 750 MW. Turbinerne har et hastighedsområde fra 80 til 100 omdrejninger i minuttet.
Francis-turbinen har en lodret akselsamling og en vandret orienteret rotorsamling, kaldet løberen, som fungerer under vand. Vandindtaget er også lodret og er rettet mod løberen af styrbare styreskovle. Løberen roterer hovedsageligt på grund af vandets vægt/tryk.
Kaplan Turbine
Kaplan-turbinen blev udviklet i 1913 af den østrigske professor Viktor Kaplan. Den er også kendt som propelturbinen, fordi dens løber ligner propellen på et skib. Den har justerbare klinger og gangporte for at opnå den optimale effektivitet under forskellige tryk/højdeforhold. Derfor kan Kaplan-turbinen opnå effektiviteter på op til 95 % og operere under lav løftehøjde, hvilket ikke er muligt i Francis-turbiner.
I Kaplan-turbinen drives også løberen af trykket, og vandindgangsniveauet styres af styreskovlene. Kaplan-turbinens vandhøjde varierer fra 10-70 meter, og generatoreffekten kan være fra 5-120 MW. Løberens diameter er omkring 2-8 meter og leverer 80-430 omdrejninger i minuttet. Da Kaplan-turbinerne er i stand til at fungere under forhold med lav lufthøjde, bruges de i højstrøms- og lavtryksproduktion over hele verden.
Hvad er forskellen mellem Kaplan og Francis Turbines?
• I Kaplan-turbine kommer vand ind aksi alt og udgår aksi alt, mens i Francis-turbine kommer vand ind i løberen radi alt og ud aksi alt.
• Kaplan-turbineløberen har 3-8 vinger, mens Francis-turbineløber generelt har 15-25 vinger.
• Kaplan-turbine har en højere effektivitet end Francis-turbine.
• Kaplan-møllen er mindre og kompakt sammenlignet med Francis-turbinen.
• Rotationshastigheden (RPM) er højere end Francis-turbinens.
• Kaplan-turbinen har mindre friktionstab og højere effektivitet.
• Kaplan-turbiner kan fungere under en bred vifte af højdeforhold, men Francis-turbinen kræver relativt højere løftehøjde.
• Kaplan-turbiner bruges i små vandkraftværker.
