แคปแลน vs ฟรานซิสเทอร์ไบน์
น้ำเคลื่อนไหวตลอดเวลา มีพลังไปด้วย มนุษย์เคยสงสัยในพลังมหาศาลของมันและมักจะใช้ประโยชน์จากพลังนั้น แต่ในช่วงศตวรรษที่ 19 เท่านั้น วิศวกรได้พัฒนาเครื่องจักรเพื่อควบคุมพลังงานนี้อย่างมีประสิทธิภาพ กังหันเป็นเครื่องจักรที่ออกแบบมาเพื่อจับพลังงานจากการไหลของของเหลวและเปลี่ยนเป็นพลังงานกล
กังหันฟรานซิสและกังหัน Kaplan เป็นกังหันปฏิกิริยาสองประเภทที่ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังน้ำเพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เป็นกังหันประเภทที่พบมากที่สุดที่ใช้ในโรงไฟฟ้าสมัยใหม่
ฟรานซิสเทอร์ไบน์
กังหันฟรานซิสได้รับการพัฒนาโดยชาวอังกฤษ เจมส์ บี. ฟรานซิส ในปี พ.ศ. 2392 ขณะทำงานเป็นหัวหน้าวิศวกรของ บริษัท Locks and Canals กังหันถูกออกแบบมาเพื่อให้พลังงานแก่เครื่องจักรโรงงานสิ่งทอโดยใช้แม่น้ำที่อยู่ใกล้เคียง การใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์และการทดลองทำให้เขาสามารถพัฒนาการออกแบบให้มีประสิทธิภาพสูงสุด 90% วันนี้กังหันฟรานซิสเป็นกังหันที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลก
กังหันของฟรานซิสอยู่ในปลอกหุ้ม และใบพัดมีลักษณะโค้งพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดจากกังหัน กังหันฟรานซิสทำงานภายใต้หัวน้ำ 10-650 เมตร และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยกังหันสามารถให้กำลังไฟฟ้าสูงสุด 750 เมกะวัตต์ กังหันมีช่วงความเร็วตั้งแต่ 80 ถึง 100 รอบต่อนาที
กังหันฟรานซิสมีชุดเพลาแนวตั้งและชุดโรเตอร์ในแนวนอนเรียกว่ารันเนอร์ซึ่งทำงานใต้น้ำ ช่องเติมน้ำยังเป็นแนวตั้งและมุ่งตรงไปยังนักวิ่งด้วยใบพัดนำทางที่ควบคุมได้นักวิ่งหมุนส่วนใหญ่เนื่องจากน้ำหนัก / แรงดันของน้ำ
กังหัน Kaplan
กังหัน Kaplan ได้รับการพัฒนาในปี 1913 โดยศาสตราจารย์ Viktor Kaplan ชาวออสเตรีย มันยังเป็นที่รู้จักกันในนามใบพัดกังหันเพราะนักวิ่งคล้ายกับใบพัดของเรือ มีใบมีดและประตูรั้วแบบปรับได้เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดในสภาพแรงดัน/หัวที่แตกต่างกัน ดังนั้นกังหัน Kaplan จึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ถึง 95% และทำงานภายใต้สภาวะหัวต่ำซึ่งไม่สามารถทำได้ในกังหันฟรานซิส
ในกังหัน Kaplan นักวิ่งจะถูกขับเคลื่อนด้วยแรงดันและระดับน้ำที่ป้อนถูกควบคุมโดยใบพัดนำทาง หัวจ่ายน้ำของกังหัน Kaplan มีระยะตั้งแต่ 10-70 เมตร และกำลังขับของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอยู่ที่ 5-120 MW เส้นผ่านศูนย์กลางของนักวิ่งประมาณ 2-8 เมตร และให้ความเร็ว 80-430 รอบต่อนาที เนื่องจากกังหัน Kaplan สามารถทำงานภายใต้สภาวะที่มีหัวกัดต่ำ จึงถูกนำมาใช้ในการผลิตพลังงานที่มีอัตราการไหลสูงและหัวต่ำทั่วโลก
Kaplan กับ Francis Turbines ต่างกันอย่างไร
• ในกังหันน้ำ Kaplan ไหลเข้าสู่แกนและออกตามแนวแกน ในขณะที่น้ำในกังหันของฟรานซิสไหลเข้าทางรัศมีและออกตามแนวแกน
• ใบพัดกังหัน Kaplan มี 3-8 ใบในขณะที่ใบพัดกังหันฟรานซิสมี 15-25 ใบโดยทั่วไป
• กังหัน Kaplan มีประสิทธิภาพสูงกว่ากังหันฟรานซิส
• กังหัน Kaplan มีขนาดเล็กกว่าและกะทัดรัดเมื่อเทียบกับกังหันของฟรานซิส
• ความเร็วในการหมุน (RPM) สูงกว่าของกังหันฟรานซิส
• กังหัน Kaplan มีการสูญเสียแรงเสียดทานน้อยกว่าและมีประสิทธิภาพสูงกว่า
• กังหัน Kaplan สามารถทำงานได้ภายใต้สภาพของหัวที่หลากหลาย แต่กังหันของ Francis ต้องการสภาวะของหัวที่ค่อนข้างสูงกว่า
• กังหัน Kaplan ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก
