
【機】 Kaplan turbine
block; calorie; checkpost; clip; get stuck; wedge
【化】 calorie
【醫】 c.; cal.; calorie; calory; chi; small calorie
general; universal
【化】 hydraulic turbine
卡普蘭水輪機(Kaplan Turbine)是一種軸流轉槳式水輪機,屬于反擊式水輪機的一種。它由奧地利工程師維克多·卡普蘭(Viktor Kaplan)于1913年發明并取得專利,主要適用于低水頭、大流量的水電站。其核心特點在于轉輪葉片和導葉的角度均可調節(稱為“雙調節”),從而能在水頭和負荷變化時保持高效率運行。
卡普蘭水輪機的轉輪類似船用螺旋槳,通常有3-6片可調節角度的葉片。葉片角度可根據水流條件動态調整,以優化能量轉換效率。
位于轉輪上遊的環形裝置,導葉角度可同步調節,控制水流方向和流量,與轉輪葉片配合實現高效運行。
水流經蝸殼均勻進入導葉,通過導葉的導向和調速後,以軸向(平行于主軸)沖擊轉輪葉片,推動轉輪旋轉做功,最終經尾水管排出。其能量轉換依賴于水流的壓力能和動能。
雙調節系統使卡普蘭水輪機在30%-100%負荷範圍内均能保持較高效率(通常>90%),尤其適合水頭波動大的河流。
典型應用水頭為3-80米,單機流量可達數百立方米/秒,是低水頭電站的主流機型。
轉輪室為軸向對稱設計,減少水力損失;尾水管回收動能,提升整體效率。
如中國長江葛洲壩電站(裝機容量271.5萬千瓦,部分機組采用卡普蘭機型)。
適用于雙向水流環境,如法國朗斯潮汐電站(La Rance Tidal Power Station)。
小型卡普蘭機組常用于農業灌溉渠道的分布式發電。
中文術語 | 英文術語 |
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卡普蘭水輪機 | Kaplan Turbine |
轉輪葉片 | Runner Blade |
導葉 | Guide Vane |
雙調節 | Double Regulation |
軸流轉槳式 | Axial-flow Adjustable-blade |
反擊式水輪機 | Reaction Turbine |
《IEC 60193:1999 水輪機、蓄能泵和水泵水輪機模型驗收試驗》标準定義了卡普蘭水輪機的性能測試規範。
《水輪機設計手冊》(水利電力出版社)詳細闡述卡普蘭水輪機結構設計與水力計算原理。
《水力發電技術指南》分析卡普蘭水輪機在低水頭資源開發中的應用案例(鍊接存檔)。
注:因搜索結果未提供直接引用鍊接,以上來源基于行業公認标準文獻及機構公開資料,具體文獻需通過學術或标準數據庫獲取。
卡普蘭水輪機(Kaplan Turbine)是一種軸流轉槳式水輪機,由奧地利工程師維克托·卡普蘭(Viktor Kaplan)于1912年發明。以下是其詳細解釋:
卡普蘭水輪機屬于反擊式水輪機,其核心特點是轉輪葉片可根據水頭和負荷變化自動調整角度,使導葉與葉片角度保持最優配合,從而提升效率。這種設計使其在變工況下仍能維持較高效率(最高可達94%以上)。
主要適用于低水頭(通常20-70米)且流量變化大的水電站,例如大中型徑流式或抽水蓄能電站。目前最大應用案例為前南斯拉夫鐵門水電站,單機出力達17.5萬kW。
卡普蘭在傳統螺旋槳式水輪機基礎上,結合可調導葉與轉輪葉片,解決了低水頭水能利用效率低的問題。20世紀40年代後,衍生出貫流式、斜流式等變種,進一步擴展了應用範圍。
總結來看,卡普蘭水輪機通過動态調節葉片角度實現了高效能量轉換,成為低水頭水電開發的核心技術之一。
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