كابلان مقابل فرانسيس توربين
الماء ، دائمًا في حالة حركة ، يحمل الطاقة معه. لطالما تساءل البشر عن القوة الهائلة التي تتمتع بها ، وكثيراً ما استخدموا هذه القوة. ولكن في أعقاب القرن التاسع عشر فقط ، طور المهندسون آلات لتسخير هذه الطاقة بكفاءة. التوربينات هي الآلات المصممة لالتقاط الطاقة من تدفق السوائل وتحويلها إلى طاقة ميكانيكية.
توربين فرانسيس وتوربينات كابلان نوعان من توربينات التفاعل المستخدمة في محطات الطاقة المائية لقيادة المولد. وهي أكثر أنواع التوربينات شيوعًا التي تستخدم في محطات الطاقة الحديثة.
فرانسيس توربين
تم تطوير توربين فرانسيس بواسطة الإنجليزي جيمس ب. فرانسيس في عام 1849 أثناء عمله كمهندس رئيسي لشركة Locks and Canals. تم تصميم التوربين لتشغيل آلات مصانع النسيج باستخدام النهر القريب. باستخدام الأساليب العلمية والتجريب ، تمكن من تطوير التصميم لتحقيق كفاءة تصل إلى 90 ٪. اليوم توربينات فرانسيس هي التوربينات الأكثر استخدامًا في العالم.
توربين فرانسيس محاط بغلاف ، وتتميز الشفرات بميزات منحنية خاصة مصممة للحصول على الأداء الأمثل من التوربين. تعمل توربينات فرانسيس تحت رأس مائي بطول 10-650 مترًا ويمكن للمولد الذي يتم تشغيله بواسطة التوربين أن ينتج طاقة تصل إلى 750 ميجاوات. تتراوح سرعة التوربينات من 80 إلى 100 دورة في الدقيقة.
يحتوي توربين فرانسيس على مجموعة عمود رأسي ، ومجموعة دوارة موجهة أفقيًا ، تسمى العداء ، تعمل تحت الماء. كما أن مدخل المياه عمودي وموجه نحو العداء بواسطة دوارات توجيه يمكن التحكم فيها.يدور العداء بشكل أساسي بسبب وزن / ضغط الماء.
كابلان توربين
تم تطوير توربين كابلان في عام 1913 من قبل الأستاذ النمساوي فيكتور كابلان. يُعرف أيضًا باسم التوربينات المروحة لأن عداءها يشبه مروحة السفينة. لها شفرات قابلة للتعديل وبوابات صغيرة للحصول على الكفاءة المثلى في ظروف الضغط / الرأس المختلفة. لذلك ، يمكن أن تكتسب توربينات كابلان كفاءات تصل إلى 95٪ وتعمل في ظل ظروف منخفضة الرأس وهو أمر غير ممكن في توربينات فرانسيس.
في توربين كابلان أيضًا يتم تحريك العداء بواسطة الضغط ويتم التحكم في مستوى إدخال المياه بواسطة دوارات التوجيه. يتراوح رأس الماء في توربين كابلان من 10 إلى 70 مترًا ويمكن أن يكون خرج طاقة المولد من 5-120 ميجاوات. يبلغ قطر العداء حوالي 2-8 متر وينتج 80-430 دورة في الدقيقة. نظرًا لأن توربينات كابلان قادرة على العمل في ظل ظروف منخفضة الرأس ، يتم استخدامها في إنتاج طاقة منخفضة الرأس وعالية التدفق في جميع أنحاء العالم.
ما الفرق بين كابلان وفرانسيس توربين؟
• في كابلان ، تدخل المياه محوريًا وتغادر محوريًا ، بينما تدخل المياه في توربين فرانسيس العداء شعاعيًا وتخرج محوريًا.
• يحتوي عداء توربين كابلان على 3-8 شفرات بينما يحتوي عداء توربين فرانسيس على 15-25 ريشة بشكل عام.
• توربين كابلان ذو كفاءة أعلى من توربين فرانسيس.
• توربين كابلان أصغر حجمًا ومضغوطًا مقارنةً بتوربين فرانسيس.
• سرعة الدوران (RPM) أعلى من سرعة توربين فرانسيس.
• تتميز توربينات كابلان بخسارة احتكاك أقل وكفاءة أعلى.
• يمكن أن تعمل توربينات كابلان في نطاق واسع من ظروف الرأس ، لكن توربين فرانسيس يتطلب ظروف رأس أعلى نسبيًا.
• تُستخدم توربينات كابلان في محطات الطاقة المائية الصغيرة.
