Se trata de un proyecto de investigación y desarrollo.

1. Estructura y principio de trabajo del Kaplan Runner

Las turbinas Kaplan pertenecen a las turbinas de reacción y consisten principalmente en un corredor, una cámara de corredor, un conjunto de puerta de wicket y una carcasa en espiral.

Las aspas de una turbina Kaplan son similares a un ventilador, y la figura siguiente muestra una aspa de cuatro aspas.

El corredor está instalado en la cámara del corredor, y el flujo de agua entra y sale del corredor axialmente, como se muestra en la figura siguiente.

La sección de la pala de una turbina de agua Kaplan es en forma de perfil de aire, gruesa en la raíz y delgada en los bordes, con agua que fluye axialmente a través de las palas del corredor,y su principio de funcionamiento es similar al de una turbina eólicaLa figura siguiente muestra el diagrama de fuerza de la hoja, en el que la fuerza sobre la hoja se analiza simplemente utilizando una sección de una hoja.y las líneas de flecha en la figura son líneas vectoriales que indican tanto la magnitud y la dirección.

Primero, miren el diagrama de la izquierda. El punto m es una partícula de agua cerca de la hoja. Para mayor claridad, se mueve hacia la parte superior izquierda. La velocidad de la partícula de agua es V.Debido a la circulación del agua que entra en la zona del corredor, su dirección en el diagrama no es verticalmente hacia abajo sino inclinada hacia la izquierda. La hoja gira alrededor del eje, y la velocidad tangencial de su sección transversal es U. Relativa a la hoja,La partícula de agua m se mueve a la derecha a una velocidad de -UPor lo tanto, la velocidad relativa de la partícula de agua m con respecto a la hoja es W, lo que significa que la dirección del flujo de agua que actúa sobre la hoja es W. A continuación, examine el diagrama derecho. La hoja está sujeta al flujo de agua en la dirección de W. Dado que W forma un ángulo de ataque α con la cuerda del perfil c,se genera una fuerza de elevación L perpendicular a WLa fuerza R resultante de estas dos fuerzas es la fuerza que actúa sobre la hoja. El componente horizontal de R es F,que es la fuerza que impulsa la hoja a girar.

   

• Turbina Kaplan con palas fijas

Las palas de un turbina de flujo axial de hoja fija están fijadas en el cubo, con una estructura simple y bajo costo.que se traduce en una disminución significativa de la eficiencia de la turbina cuando hay variaciones considerables en el caudal de agua y la cargaLas turbinas de hoja fija de flujo axial se aplican generalmente bajo una cabeza de agua de menos de 25 metros con una potencia de salida no superior a 50.000 kilovatios.

• Turbina Kaplan con palas ajustables

Las aspas de una turbina Kaplan de flujo axial pueden girar de acuerdo con los cambios en la cabeza de agua y la carga, ajustando el ángulo de ataque α de las aspas.Esto permite que la turbina mantenga un excelente rendimiento de funcionamiento incluso cuando la cabeza de agua y la carga varían considerablementeEl mecanismo que controla la rotación de las hojas se encuentra dentro del cubo, que consiste principalmente en un cilindro hidráulico que impulsa las hojas.El pistón dentro del cilindro accionan la rotación de la hoja a través de una varilla de pistón, barras de conexión, brazos de cuchillas y otros componentes.

En la figura siguiente se muestra un diagrama esquemático de la rotación de la hoja del corredor de una turbina Kaplan.la posición de diseño durante el funcionamiento normal; la derecha es la posición totalmente abierta.

3. la estructura de la turbina KAPLAN

Una turbina Kaplan consiste principalmente en tres componentes principales: las partes giratorias incluyen el eje y el eje principal; las partes fijas incluyen principalmente la carcasa en espiral, el anillo de permanencia, el anillo inferior, el anillo del eje y el anillo de rotación.cubierta para la cabezaEl conjunto de puertas de wicket incluye paletas de guía móviles, palancas de paleta de guía, enlaces de paleta de guía, anillo de control y servomotor.También hay rodamientos de guía, sellos de eje y otros componentes.

La figura siguiente muestra una sección del anillo de suspensión, el anillo inferior, la cubierta de la cabeza, el soporte superior, el cono y el revestimiento del tubo de corriente, mostrando la estructura básica.El anillo de permanencia sirve como la base de toda la turbina de agua y es el componente más crítico.

La cubierta de la cabeza está instalada en la parte superior del anillo de retención, mientras que el anillo inferior y la cámara del corredor están instalados debajo del anillo de retención.La carcasa en espiral está montada en la circunferencia exterior del anillo de permanencia.El tubo de corriente se instala debajo de la cámara del corredor, la cubierta de la cabeza se coloca en la parte superior interna del anillo de retención, la cubierta de soporte se coloca dentro de la cubierta de la cabeza, la cubierta de apoyo se coloca en la parte superior interna del anillo de retención y la cubierta de apoyo se coloca en el interior de la cubierta de la cabeza.y el cono (cono guía) está montado en la parte inferior interna de la cubierta de soporteEn la figura siguiente se muestra un diagrama esquemático de los componentes anteriores ensamblados.

4Condiciones de funcionamiento de la turbina Kaplan

A continuación figura un diagrama esquemático de la dirección del flujo de agua de una turbina de agua de flujo axial, con las líneas de flecha azul que indican la dirección del flujo de agua.