Kaplan vs Francis Turbine
Vann, alltid i bevegelse, bærer energi med seg. Mennesker har alltid undret seg over den enorme kraften i det og ofte benyttet seg av kraften. Men først i kjølvannet av 1800-tallet utviklet ingeniører maskiner for å utnytte denne energien med effektivitet. Turbiner er maskinene designet for å fange opp energien fra væskestrømmen og gjøre den om til mekanisk energi.
Francis-turbin og Kaplan-turbin er to typer reaksjonsturbiner som brukes i vannkraftverk for å drive generatoren. De er de vanligste typene turbiner som brukes i moderne kraftverk.
Francis Turbine
Francis turbin ble utviklet av engelskmannen James B. Francis i 1849 mens han jobbet som sjefingeniør for Locks and Canals Company. Turbinen ble designet for å drive tekstilfabrikkmaskinene ved å bruke elven i nærheten. Ved å bruke vitenskapelige metoder og eksperimentering var han i stand til å utvikle designet for å oppnå opptil 90 % effektivitet. I dag er Francis-turbiner de mest brukte turbinene i verden.
Francis-turbinen er innelukket i et foringsrør, og bladene har spesielle buede egenskaper designet for å få optimal ytelse fra turbinen. Francis-turbiner opererer under en vannhøyde på 10-650 meter og generatoren som drives av turbinen kan gi en effekt på opptil 750 MW. Turbinene har et hastighetsområde fra 80 til 100 omdreininger per minutt.
Francis-turbinen har en vertikal akselenhet, og en horisont alt orientert rotorenhet, k alt runner, som opererer under vann. Vanninntaket er også vertik alt og rettes mot løperen med kontrollerbare ledeskovler. Løperen roterer hovedsakelig på grunn av vekten/trykket til vannet.
Kaplan Turbine
Kaplan-turbinen ble utviklet i 1913 av den østerrikske professoren Viktor Kaplan. Den er også kjent som propellturbinen fordi løperen ligner propellen til et skip. Den har justerbare blader og gangporter for å oppnå optimal effektivitet under forskjellige trykk/hodeforhold. Derfor kan Kaplan-turbinen oppnå effektiviteter på opptil 95 % og operere under lavt trykk, noe som ikke er mulig i Francis-turbiner.
I Kaplan-turbinen er også løperen drevet av trykket og vanninntaksnivået styres av ledeskovlene. Vannhøyden til Kaplan-turbinen varierer fra 10-70 meter og generatoreffekten kan være fra 5-120 MW. Løperens diameter er ca 2-8 meter og leverer 80-430 omdreininger i minuttet. Siden Kaplan-turbinene er i stand til å operere under forhold med lav lufthøyde, brukes de i kraftproduksjon med høy flyt og lav lufthøyde over hele verden.
Hva er forskjellen mellom Kaplan og Francis Turbines?
• I Kaplan-turbinen kommer vann inn aksi alt og går ut aksi alt, mens i Francis-turbinen kommer vann inn i løperen radielt og går ut aksi alt.
• Kaplan-turbinløperen har 3-8 blader mens Francis-turbinløperen har 15-25 blader generelt.
• Kaplan-turbin har høyere effektivitet enn Francis-turbin.
• Kaplan-turbinen er mindre og kompakt sammenlignet med Francis-turbinen.
• Rotasjonshastigheten (RPM) er høyere enn Francis-turbinen.
• Kaplan-turbin har mindre friksjonstap og høyere effektivitet.
• Kaplan-turbiner kan operere under et bredt spekter av høydeforhold, men Francis-turbin krever relativt høyere fallhøyde.
• Kaplan-turbiner brukes i små vannkraftverk.
