Charakterystyka turbiny Kaplana

Turbiny wodne stosowane jako różnego rodzaju silniki i konwertery energii to już od wielu lat powszechnie stosowane narzędzie przemysłowe. Niegdyś turbiny wykorzystywano w przydomowych młynach wodnych, dzięki którym możliwe było wytwarzanie energii.

Dziś turbiny i pompy wodne znajdują zastosowanie przede wszystkim w różnego rodzaju elektrowniach wodnych. Istnieje wiele różnych rodzajów turbin, różniących się między sobą budową i możliwościami, a jedną z najpopularniejszych przedstawicielek grupy jest turbina Kaplana.

Jak działa i gdzie się ją stosuje?

Budowa turbiny Kaplana

Pierwsza na świecie turbina Kaplana została skonstruowana w 1921 roku przez austriackiego inżyniera Viktora Kaplana i już w tamtych czasach była czymś zupełnie nietypowym. Ogólną kategorią, do jakiej można zaliczyć również turbinę Kaplana są tzw. turbiny śmigłowe, których łopatki przypominają te spotykane w śrubach okrętowych.

Różnica pomiędzy turbiną Kaplana, a na przykład turbiną Francisa leży w kwestii możliwości zmiany kąta łopat w czasie pracy – zalecie, której nie spotkamy we wspomnianej turbinie Francisa. Możliwość manipulowania kątem łopat pozwala na regulację otrzymywanej mocy oraz dużo większy zakres sprawności.

Turbina Kaplana posiada dwa regulowane zespoły, a więc kierownicę oraz wirnik. Uzyskanie wysokiej sprawności turbiny w dużym zakresie obciążeń jest możliwe przy zachowaniu ściśle określonej zależności pomiędzy ustawieniami kierownicy i wirnika.

Istnieją również prostsze wersje turbiny, w których regulacji podlega tylko jeden z zespołów, a więc łopatki lub wirnik. Istotne jest jednak to, że oba warianty mogą być stosowane na spadach do 75 m, a liczba zastosowanych łopat jest uzależniona od wysokości spadu i zwykle wynosi pomiędzy 3 -6 sztuk).

Poza wspomnianym wirnikiem oraz kierownicą, istotnym elementem budowy turbiny Kaplana jest jej układ zasilania, w którego roli najczęściej występuje tu metalowa spirala lub betonowa półspirala, a w przypadku turbin ukośnych, poziomych oraz kątowych – rurociąg.

Ostatnią, choć nie najważniejszą częścią jest rura ssąca, gwarantująca odzyskanie części energii kinetycznej wypływającej z turbiny.

Zastosowanie i zalety turbiny Kaplana

Turbiny Kaplana to przede wszystkim rozwiązanie, które pozwoliło poprawić sprawność turbin wodnych przy szerokim zakresie zmian natężenia przepływu. Dzięki nastawnym łopatkom wirnika problem zmiennego przepływu nie stanowi już większego problemu i wszędzie tam, gdzie inne turbiny dotąd zawodziły, turbina Kaplana sprawdza się idealnie.

Badania nad pracą turbiny prowadzone przez wielu producentów tego typu rozwiązań potwierdzają, że turbina Kaplana może pracować z bardzo wysoką sprawnością w zakresie od 25% do 100% normalnej wartości przełyku.

Z tego też powodu urządzenia tego typu stosuje się dziś szczególnie w elektrowniach przepływowych, gdzie natężenie przepływu wody ulega nieustannym zmianom.

Co ciekawe, turbina Kaplana nie musi być stosowana wyłącznie tam, gdzie pojawia się problem z nieregularnym przepływem wody. Jeśli warunki natężenia przepływu są niezmienne, możliwe jest zrezygnowanie z regulacji łopat wirnika lub kierownicy i zastosowanie wspomnianych wcześniej turbin o znacznie łatwiejszej konstrukcji.

Krok taki pozwala nie tylko na obniżenie kosztów wykonania takiej inwestycji, ale też kosztów jej ewentualnej naprawy. Niestety, stawiając na mniejsze pole do regulacji zakresu pracy turbiny Kaplana, ograniczone zostaje też jej użycie – turbiny z brakiem regulacji sprawdzają się wyłącznie w pobliżu optymalnego natężenia przepływu.

Serwis i naprawa pomp wodnych

Choć budowa turbiny Kaplana nie wydaje się być bardzo skomplikowana, szczególnie w przypadku wyboru tej bez regulacji, podobnie jak każdy inny element pompy wodnej jest podatna na uszkodzenia.

Samodzielna naprawa tego typu części jest nie tylko kosztowna, ale i bardzo ryzykowna, dlatego warto zawsze korzystać z pomocy profesjonalistów. Bez względu na kraj produkcji twojej pompy lub turbiny, firma Hydro Feed poradzi sobie z jej naprawą, przywracając jej pełną sprawność i funkcjonalność.