Kaplanova turbina

ilustracija
KAPLANOVA TURBINA

Kaplanova turbina, propelerna vodna turbina sa zakretnim lopaticama rotora (radnoga kola); patentirao ju je 1913. češ. inženjer Viktor Kaplan (1876–1934). Tom se turbinom razvijaju snage i do 250 MW, a primjenjuje se u hidroelektranama s velikim protokom vode i s razmjerno malenim geodetskim padom, od 2 do 70 m. Kako je tlak vodene struje na ulazu u Kaplanovu turbinu veći od tlaka na njezinu izlazu, svrstava ju se među pretlačne (reakcijske) turbine, dok je prema smjeru strujanja vode u odnosu na os rotora aksijalna, a prema specifičnomu broju okretaja (od 450 do 1200 min–1) brzohodna.

Kaplanova turbina u pravilu se gradi s okomitim vratilom rotora, a voda se na rotor dovodi i raspodjeljuje spiralnim kanalom, koji ga u horizontalnoj ravnini okružuje. Taj je kanal najčešće betonski, trapezna presjeka, a kod većih padova može biti i čelični, kružna presjeka. Unutar kanala nalaze se statorske lopatice kojima se vodena struja optimalno raspoređuje unutar turbine. Vanjski je niz statorskih lopatica fiksan (tzv. pretprivodno kolo); njime se voda usmjerava na unutarnji niz pomičnih lopatica (privodno kolo), a zatim na lopatice rotora. Kod turbina velikih snaga, a s malim geodetskim padom, privodno kolo najčešće ima 32 lopatice, dok se kod većih padova obično ugrađuju 24 ili 20 lopatica. Rotorskih lopatica može biti 3, 4 ili 5, a njihov broj također ovisi o geodetskom padu; za veće je padove potreban i veći broj lopatica. Zbog mogućnosti upravljanja lopaticama privodnoga kola i lopaticama rotora, takve se turbine nazivaju dvostruko reguliranim turbinama. Već prema trenutačnom protoku vode, sinkronim zakretanjem tih lopatica postiže se optimalno nastrujavanje, a time i najveća hidraulična iskoristivost turbine. Mehanizam za zakretanje lopatica čini konstrukciju turbine složenijom od, primjerice, radijalno-aksijalne turbine (→ francisova turbina). Međutim, kako se rotor izrađuje u više dijelova, moguća je izradba vrlo velikih rotora, s promjerom i do 10,3 m, kakav npr. imaju Kaplanove turbine ugrađene u hidroelektrani Saratov u Rusiji, koje uz geodetski pad od 9,7 m te jediničnu snagu 59,3 MW pripadaju među najveće na svijetu.

U Hrvatskoj je najveća Kaplanova turbina jedinične snage 45 MW ugrađena u hidroelektrani Varaždin (promjer rotora 5620 mm, geodetski pad 21,9 m), a Kaplanove turbine manjih jediničnih snaga ugrađene su u hidroelektranama Đale (20,4 MW) i Ozalj II (1,3 MW).

Kaplanova turbina. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 9.4.2020. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=30324>.