kaplantürbin

Kaplan türbini, suyun aksiyel bir şekilde türbine doğru yönlendirilmesini sağlar. Eksenel dönen bir türbin çeşidi olan kaplan türbininde genellikle suyun girişi ile çıkışı arasında basınç farkları söz konusudur. Esas olarak nehir tipi hidroelektrik santrallerinde kullanılan bu türbin çeşitleri, ayarlanabilir kanatları sayesinde farklı akış seviyelerine de uyum sağlayabilir. İçeriğimizde kaplan türbini nedir, nerelerde kullanılır, özellikleri nelerdir gibi pek çok sorunun yanıtına ulaşabilirsiniz.

Kaplan Türbini Nedir?

Genel olarak hidroelektrik güç tesislerinde kullanılmak üzere çeşitli su türbinleri tasarlanır. Bunlar içerisinde kaplan türbini çeşitleri de oldukça yaygındır. Ayarlanabilir kanatları ile öne çıkan bu su türbini çeşitleri, pervana tipindedir. 1913 yılında mühendis Viktor Kaplan tarafından patenti alınan kaplan türbinleri, eksenel olarak döndüğü için suyun girişi ile çıkışı arasında bir basınç farkı da yaşanır. Çalışma şartları ise yüksek akış debisi ve düşük düşü şeklindedir. Daha çok nehir tipi hidroelektrik santrallerinde kullanılmak üzere tasarlandığı için klasik nehir türbinleri olarak da bilinir.

Mini Grid Kaplan Türbini Nedir?

Mini grid kaplan türbinleri küçük ölçekli hidroelektrik enerji üretimi için tasarlanan, popüler bir kaplan türbini çeşididir. Çalışma prensibi klasik ve büyük kaplan türbinlerine benzer. Tek önemli farkı daha küçük ölçekli uygulamalarda kullanılmasıdır.

Kaplan Türbininin Mucidi Viktor Kaplan Hakkında

• Viktor Kaplan (1876 – 1934), profesyonel yaşamının çoğunu Brno’daki Alman Teknik Üniversitesi’nde geçiren Avusturyalı bir makine mühendisi ve mucitti.
• Başlıca ilgi alanı su türbinleriydi ve kendi döneminde kullanılan makineleri farklı akış ve eğim değerlerine uyarlamak için birçok deney yaptı.
• Mevcut türbinleri iyileştirme çabası onu kendi tasarımını bulmaya itti: Ayarlanabilir pervane kanatlarına sahip eksenel akışlı bir türbin.
• 1912-13 yılları arasında Kaplan, buluşlarının patentini almak başvurularda bulundu. “Kaplan” adı verilen bu türbinler de bol miktarda üretilmeye başlandı ve diğer ülkelerde de kullanılmaya başlandı
• İcat ettiği kaplan türbini modern hidroenerjinin temel bileşenlerinden biri hâline geldi.

Kaplan Türbini Nasıl Çalışır?

Kaplan türbininde su, aksiyel olarak türbine doğru yönlendirilir. Ardından türbinin pervane şeklindeki kanatlarına doğru akar. Kanatlara doğru gerçekleşen bu akış, türbinin dönmesini sağlarken diğer yandan enerji üretimi için kullanılan mekanik enerjiyi de üretir. Kaplan türbinlerinin en önemli özelliklerinden biri ayarlanabilir kanatlara sahip olmasıdır. Bu sayede kaplan türbinleri farklı akış şartlarına üst düzey verimlilik ile uyum sağlar. Yüke bağlı olarak kanat açıları değiştirilebildiği için her yükte (her su debisinde) yüksek verimlilik ile çalışması mümkündür.

Kaplan Türbini Nerelerde Kullanılır?

Bu su türbini çeşitleri, daha çok nehirlerde ve düşük düşü barajlarda kullanılmak üzere tasarlanır. Esasında nehir tipi hidroelektrik santrallerinde kullanıldığı için “klasik nehir türbini” adı ile de anılır.

Kaplan Türbininin Bileşenleri

Kaplan türbini genel olarak 6 farklı parçadan oluşur. Bunlar aşağıdaki gibidir:

• Spiral Kasa (Spiral Casing): Su, kaplan türbinine spiral bir kasa üzerinden eşit dağılım olacak şekilde yönlendirilir. Spiral kasalar suyun, türbinin pervanesine doğru yönlendirilmesine yardım eden parçalardır.
• Kılavuz Kanatlar (Guide Vanes): Kılavuz kanatlar ise su akışının hızını ve yönünü kontrol eder. Ayarlanabilir kanatlar olarak da bilinir. Suyun türbin kanatlarına optimum açıda ulaşmasını sağlar ve böylelikle enerji verimliliği de artar.
• Pervane Kanatları (Runner Blades): Pervane kanatları kaplan türbinlerinin adeta kalbidir. Bunlar da yine ayarlanabilir kanatlardır. Suyun akış hızına ve türbinin ihtiyaçlarına göre pervane kanatlarını ayarlamak mümkündür. Bu ayarlanabilir yapı sayesinde türbin, farklı debi ve düşü koşullarında maksimum verimlilik ile çalışabilir. Kaplan türbinlerinin en önemli özelliklerinden biridir.
• Türbin Mili (Shaft): Pervanenin dönüşü, türbin miline aktarılır. Bu mil sayesinde pervanenin dönüşü mekanik enerjiye dönüştürülür. Bu mekanik enerji ise sonraki adımlarlda jeneratöre aktarılır.
• Jeneratör: Türbin mili sayesinde elde edilen mekanik enerjinin iletildiği jeneratör, esasında elektrik enerjisi sağlar. Türbin milinin dönüşü, jeneratör aracılığıyla elektrik enerjisine çevrilir.
• Çıkış Tüneli (Draft Tube): Son olarak çıkış tüneli ise suyun tahliye edildiği parçadır. Bu tünel türbinin altında yer alır. Suyun basıncını düşüren çıkış tüneli, negatif basınç oluşturur ile suyun türbine giriş hızını artırır.

Kaplan Türbinlerinin Avantajları

Bu su türbinlerinin en önemli avantajlarından biri sunduğu yüksek verimlilik değerleridir. Geniş bir akış debisi skalasında çalıştığı için verimlilik açısından kayda değer bir performans gösterir. Ayarlanabilir pervane kanatları ise kaplan türbinlerinin en ayırt edici özellikleri arasındadır. Bu kanatlar, ayarlanabilen yapısı sayesinde farklı akış ve yük koşullarına uyum sağlar. Düşük düşü koşullarında bile çalışabildiği için aynı zamanda çevre dostu özelliklere sahiptir.

Kaplan Türbinlerinin Dezavantajları

Kaplan türbinleri, özellikle komplike tasarımları gereği başlangıçta yüksek maliyetli olabilir. İkincisi, kavitasyon (sıvı içinde gaz kabarcıklarının oluşumu) riski vardır. Özellikle yüksek akış hızlarında, kavitasyon bu risk ortaya çıkabilir ve bu da hasara yol açabilir. Genel büyük boyutlu olduğu için de kurulum aşamasında çeşitli zorluklar meydana gelebilir.