
【机】 Kaplan turbine
block; calorie; checkpost; clip; get stuck; wedge
【化】 calorie
【医】 c.; cal.; calorie; calory; chi; small calorie
general; universal
【化】 hydraulic turbine
卡普兰水轮机(Kaplan Turbine)是一种轴流转桨式水轮机,属于反击式水轮机的一种。它由奥地利工程师维克多·卡普兰(Viktor Kaplan)于1913年发明并取得专利,主要适用于低水头、大流量的水电站。其核心特点在于转轮叶片和导叶的角度均可调节(称为“双调节”),从而能在水头和负荷变化时保持高效率运行。
卡普兰水轮机的转轮类似船用螺旋桨,通常有3-6片可调节角度的叶片。叶片角度可根据水流条件动态调整,以优化能量转换效率。
位于转轮上游的环形装置,导叶角度可同步调节,控制水流方向和流量,与转轮叶片配合实现高效运行。
水流经蜗壳均匀进入导叶,通过导叶的导向和调速后,以轴向(平行于主轴)冲击转轮叶片,推动转轮旋转做功,最终经尾水管排出。其能量转换依赖于水流的压力能和动能。
双调节系统使卡普兰水轮机在30%-100%负荷范围内均能保持较高效率(通常>90%),尤其适合水头波动大的河流。
典型应用水头为3-80米,单机流量可达数百立方米/秒,是低水头电站的主流机型。
转轮室为轴向对称设计,减少水力损失;尾水管回收动能,提升整体效率。
如中国长江葛洲坝电站(装机容量271.5万千瓦,部分机组采用卡普兰机型)。
适用于双向水流环境,如法国朗斯潮汐电站(La Rance Tidal Power Station)。
小型卡普兰机组常用于农业灌溉渠道的分布式发电。
中文术语 | 英文术语 |
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卡普兰水轮机 | Kaplan Turbine |
转轮叶片 | Runner Blade |
导叶 | Guide Vane |
双调节 | Double Regulation |
轴流转桨式 | Axial-flow Adjustable-blade |
反击式水轮机 | Reaction Turbine |
《IEC 60193:1999 水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验》标准定义了卡普兰水轮机的性能测试规范。
《水轮机设计手册》(水利电力出版社)详细阐述卡普兰水轮机结构设计与水力计算原理。
《水力发电技术指南》分析卡普兰水轮机在低水头资源开发中的应用案例(链接存档)。
注:因搜索结果未提供直接引用链接,以上来源基于行业公认标准文献及机构公开资料,具体文献需通过学术或标准数据库获取。
卡普兰水轮机(Kaplan Turbine)是一种轴流转桨式水轮机,由奥地利工程师维克托·卡普兰(Viktor Kaplan)于1912年发明。以下是其详细解释:
卡普兰水轮机属于反击式水轮机,其核心特点是转轮叶片可根据水头和负荷变化自动调整角度,使导叶与叶片角度保持最优配合,从而提升效率。这种设计使其在变工况下仍能维持较高效率(最高可达94%以上)。
主要适用于低水头(通常20-70米)且流量变化大的水电站,例如大中型径流式或抽水蓄能电站。目前最大应用案例为前南斯拉夫铁门水电站,单机出力达17.5万kW。
卡普兰在传统螺旋桨式水轮机基础上,结合可调导叶与转轮叶片,解决了低水头水能利用效率低的问题。20世纪40年代后,衍生出贯流式、斜流式等变种,进一步扩展了应用范围。
总结来看,卡普兰水轮机通过动态调节叶片角度实现了高效能量转换,成为低水头水电开发的核心技术之一。
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