कपलान बनाम फ्रांसिस टर्बाइन
पानी, हमेशा गति में, अपने साथ ऊर्जा लेकर चलता है। मनुष्य ने हमेशा इसकी जबरदस्त शक्ति पर आश्चर्य किया है और अक्सर शक्ति का उपयोग किया है। लेकिन, 19वीं शताब्दी के बाद ही, इंजीनियरों ने इस ऊर्जा को दक्षता के साथ उपयोग करने के लिए मशीनरी विकसित की। टर्बाइन ऐसी मशीनें हैं जिन्हें द्रव प्रवाह से ऊर्जा को पकड़ने और इसे यांत्रिक ऊर्जा में बदलने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
फ्रांसिस टर्बाइन और कपलान टर्बाइन दो प्रकार के रिएक्शन टर्बाइन हैं जिनका उपयोग जनरेटर चलाने के लिए पनबिजली संयंत्रों में किया जाता है। वे सबसे आम प्रकार के टर्बाइन हैं जिनका उपयोग आधुनिक बिजली संयंत्रों में किया जाता है।
फ्रांसिस टर्बाइन
फ्रांसिस टर्बाइन को अंग्रेज जेम्स बी. फ्रांसिस ने 1849 में लॉक्स एंड कैनल्स कंपनी के हेड इंजीनियर के रूप में काम करते हुए विकसित किया था। टरबाइन को पास की नदी का उपयोग करके कपड़ा कारखाने की मशीनों को शक्ति प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। वैज्ञानिक विधियों और प्रयोगों का उपयोग करके वह 90% तक दक्षता प्राप्त करने के लिए डिजाइन विकसित करने में सक्षम था। आज फ़्रांसिस टर्बाइन दुनिया में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली टर्बाइन हैं।
फ्रांसिस टर्बाइन एक आवरण में संलग्न है, और ब्लेड में विशेष घुमावदार विशेषताएं हैं जिन्हें टरबाइन से इष्टतम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। फ्रांसिस टर्बाइन 10-650 मीटर के पानी के नीचे काम करते हैं और टरबाइन द्वारा संचालित जनरेटर 750 मेगावाट तक बिजली उत्पादन दे सकता है। टर्बाइनों की गति सीमा 80 से 100 चक्कर प्रति मिनट है।
फ्रांसिस टर्बाइन में एक ऊर्ध्वाधर शाफ्ट असेंबली है, और एक क्षैतिज रूप से उन्मुख रोटर असेंबली है, जिसे रनर कहा जाता है, जो पानी के नीचे संचालित होता है। पानी का प्रवेश भी लंबवत है और नियंत्रणीय गाइड वैन द्वारा धावक की ओर निर्देशित किया जाता है।धावक मुख्य रूप से पानी के भार/दबाव के कारण घूमता है।
कपलान टर्बाइन
कपलान टर्बाइन 1913 में ऑस्ट्रियाई प्रोफेसर विक्टर कपलान द्वारा विकसित किया गया था। इसे प्रोपेलर टर्बाइन के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि इसका रनर एक जहाज के प्रोपेलर जैसा दिखता है। विभिन्न दबाव/सिर स्थितियों में इष्टतम दक्षता प्राप्त करने के लिए इसमें समायोज्य ब्लेड और विकेट गेट हैं। इसलिए, कापलान टर्बाइन 95% तक की क्षमता हासिल कर सकता है और कम हेड कंडीशन के तहत काम कर सकता है जो फ्रांसिस टर्बाइन में संभव नहीं है।
कपलान टर्बाइन में भी रनर दबाव से संचालित होता है और पानी के इनपुट स्तर को गाइड वेन्स द्वारा नियंत्रित किया जाता है। कापलान टर्बाइन का जल शीर्ष 10-70 मीटर तक होता है और जनरेटर बिजली उत्पादन 5-120 मेगावाट से हो सकता है। धावक का व्यास लगभग 2-8 मीटर है और प्रति मिनट 80-430 चक्कर लगाता है। चूंकि कापलान टर्बाइन कम हेड स्थितियों के तहत काम करने में सक्षम हैं, इसलिए उन्हें दुनिया भर में उच्च-प्रवाह, निम्न-सिर बिजली उत्पादन में उपयोग किया जाता है।
कपलान और फ्रांसिस टर्बाइन में क्या अंतर है?
• कापलान टरबाइन में पानी अक्षीय रूप से प्रवेश करता है और अक्षीय रूप से निकलता है, जबकि फ्रांसिस टरबाइन में पानी रेडियल रूप से धावक में प्रवेश करता है और अक्षीय रूप से बाहर निकलता है।
• कापलान टर्बाइन रनर में 3-8 ब्लेड होते हैं जबकि फ्रांसिस टर्बाइन रनर में सामान्य रूप से 15-25 ब्लेड होते हैं।
• कापलान टर्बाइन में फ्रांसिस टर्बाइन की तुलना में अधिक दक्षता होती है।
• कापलान टर्बाइन फ्रांसिस टर्बाइन की तुलना में छोटा और कॉम्पैक्ट है।
• रोटेशन की गति (RPM) फ्रांसिस टर्बाइन की तुलना में अधिक है।
• कपलान टर्बाइन में कम घर्षण हानि और उच्च दक्षता होती है।
• कापलान टर्बाइन हेड स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला के तहत काम कर सकते हैं, लेकिन फ्रांसिस टर्बाइन को अपेक्षाकृत उच्च हेड स्थितियों की आवश्यकता होती है।
• छोटे जल विद्युत संयंत्रों में कापलान टर्बाइनों का उपयोग किया जाता है।
