生成 水力能量，有必要利用大量水流通过瀑布的运动，从而使涡轮机能够移动。水力发电中最常用的涡轮机之一是 轴流式水轮机。这种类型的涡轮机用于小瀑布，高达几十米，流量很大。
在本文中，我们将详细介绍轴流式水轮机的组成、主要特点以及如何将其用于水力发电。
什么是Kaplan涡轮
La 轴流式水轮机 它是一种水力喷射涡轮机，设计用于在小梯度（从几米到几十米）的环境中运行。它还需要大量的流量， 每秒 200 和 300 立方米，这使其成为一种非常高效的涡轮机，用于产生水力能（一种可再生能源）。
它是奥地利教授发明的 维克多·卡普兰，1913 年，其创新的结构使其特别适用于水流量变化的场合。该涡轮机的主要特点之一是其叶片可以根据流动方向定向，即使在流量仅为其标称流量的 20-30% 时也能优化其性能。
许多轴流式水轮机的另一个特点是它们是包括固定定子的发电系统的一部分，固定定子优化了水轮机的水流，从而提高了发电能力。 轴流转桨式水轮机效率 它可以在很宽的流量范围内保持较高的水平，使其成为许多水力发电厂的关键元件。
工作原理
轴流式水轮机的工作原理简单但高效。水通过螺旋形管道到达涡轮机，从而可以向涡轮机的整个圆周供水。然后，水流经分配器，使水流产生涡轮机运行所必需的旋转运动。
一旦水进入涡轮机，就会引起 叶轮转动，使水流偏转 90°，然后轴向反转。这一作用使涡轮机能够利用水的动能来提高其发电效率。
La 轴流式水轮机 由于排气系统中的扩压器，它能够回收部分能量，这在所有水轮机中并不常见。在水压不高的应用中，例如小瀑布，该扩散器有助于提高涡轮机的性能。
主要特点和优点
卡普兰水轮机最显着的优点之一是它能够根据水流方向调整叶片。这使得涡轮机能够在各种流量和压力条件下保持高效率。
与传统涡轮机（例如螺旋桨涡轮机）不同，卡普兰具有流量调节器，可以调节叶轮叶片和分配器叶片的角度。这使其成为市场上最通用的涡轮机之一，能够在 宽广的流量和扬程范围，效率高达90%。
转桨式水轮机的工作范围包括最大水头约 80米高 和流量高达 每秒 50 立方米。尽管卡普兰在某些方面与混流式水轮机有相同之处，但它在以下条件下特别高效： 高流量、低扬程 下降，其他涡轮机将失去效率。
涡轮机在水力发电中的工作方式
在水力发电厂中，输出电压的调节对于保证稳定的电力供应至关重要。这意味着即使水流条件发生变化，涡轮机速度也必须保持恒定。轴流式水轮机旨在适应这些变化，通过先进的控制系统保持水流恒定。
水力发电涡轮机，无论是卡普兰式、混流式还是佩尔顿式，都有各种控制系统，以确保它们在面临水压变化时保持稳定。特别是，轴流转桨式涡轮机通常具有 旁路喷嘴，它可以有效地重新引导多余的水，以防止水锤造成的损坏，水锤是一种压力突然增加的现象，可能对设施造成严重损害。
水轮机根据瀑布类型及其处理的流量进行分类：
- 小流量的大跳跃： 使用冲击式水轮机。
- 中等跳跃，流量较大： 使用弗朗西斯涡轮机。
- 大流量的小跳跃： 使用轴流式涡轮机和螺旋桨式涡轮机。
通过涡轮机的水量根据当前的电力需求进行调节。剩余的水被引导通过排放通道，以避免系统中的任何损失。在现代水力发电设施中，控制系统可确保可用流量的最佳利用，有助于保持高效和可持续的能源生产。
本文详细介绍了轴流式水轮机的操作、优点和特性，轴流式水轮机是最先进、最高效的水力能源利用技术之一。鉴于其高性能和多功能性，它们是水基能源发电领域最常用的选择之一。