वैकल्पिक ऊर्जा हाइड्रोइलेक्ट्रिक जनरेटर 500KW फ्रांसिस हाइड्रो टरबाइन जनरेटर उज़्बेकिस्तान में

फ्रांसिस टर्बाइन की परिभाषा आवेग और प्रतिक्रिया टर्बाइन दोनों का एक संयोजन है, जहाँ ब्लेड पानी के प्रवाह की प्रतिक्रिया और आवेग बल दोनों का उपयोग करके घूमते हैं और अधिक कुशलता से बिजली का उत्पादन करते हैं। फ्रांसिस टर्बाइन का उपयोग मध्यम या बड़े पैमाने पर जलविद्युत स्टेशनों में बिजली के उत्पादन के लिए सबसे अधिक बार किया जाता है।
इन टर्बाइनों का इस्तेमाल 2 मीटर से लेकर 300 मीटर तक के हेड के लिए किया जा सकता है। इसके अलावा, ये टर्बाइन इसलिए भी फायदेमंद हैं क्योंकि ये क्षैतिज रूप से रखे जाने पर भी उतने ही अच्छे से काम करते हैं, जितने कि लंबवत रूप से रखे जाने पर। फ्रांसिस टर्बाइन से गुजरने वाला पानी दबाव खो देता है, लेकिन कमोबेश उसी गति पर रहता है, इसलिए इसे रिएक्शन टर्बाइन माना जाएगा।

प्रत्येक फ्रांसिस टरबाइन के मुख्य घटक आरेख का विवरण इस प्रकार है।

सर्पिल आवरण
सर्पिल आवरण टरबाइन में पानी का इनलेट माध्यम है। जलाशय या बांध से बहने वाले पानी को उच्च दबाव के साथ इस पाइप से गुजारा जाता है। टर्बाइन के ब्लेड गोलाकार रूप से रखे जाते हैं, जिसका अर्थ है कि टर्बाइन के ब्लेड से टकराने वाला पानी कुशल प्रहार के लिए गोलाकार अक्ष में बहना चाहिए। इसलिए सर्पिल आवरण का उपयोग किया जाता है, लेकिन पानी की गोलाकार गति के कारण, इसका दबाव कम हो जाता है।
समान दबाव बनाए रखने के लिए आवरण का व्यास धीरे-धीरे कम किया जाता है, जिससे रनर ब्लेड पर एक समान गति या वेग पड़ता है।

वैन्स रहो
स्टे और गाइड वेन पानी को रनर ब्लेड तक पहुंचाते हैं। स्टे वेन अपनी स्थिति में स्थिर रहते हैं और रेडियल प्रवाह के कारण पानी के घूमने को कम करते हैं, क्योंकि यह रनर ब्लेड में प्रवेश करता है, इस प्रकार, टरबाइन को अधिक कुशल बनाता है।

वायु गति दिगदर्शक
गाइड वेन स्थिर नहीं होते, वे टरबाइन ब्लेड पर पानी के गिरने के कोण को नियंत्रित करने के लिए आवश्यकता के अनुसार अपना कोण बदलते हैं, जिससे दक्षता बढ़ती है। वे रनर ब्लेड में पानी के प्रवाह की दर को भी नियंत्रित करते हैं, इस प्रकार टरबाइन पर लोड के अनुसार टरबाइन के पावर आउटपुट को नियंत्रित करते हैं।

धावक ब्लेड
रनर ब्लेड किसी भी फ्रांसिस टर्बाइन का दिल होते हैं। ये वे केंद्र हैं जहाँ द्रव टकराता है और प्रभाव का स्पर्शीय बल टर्बाइन के शाफ्ट को घुमाता है, जिससे टॉर्क उत्पन्न होता है। इनलेट और आउटलेट पर ब्लेड कोणों के डिज़ाइन पर बारीकी से ध्यान देना आवश्यक है, क्योंकि ये बिजली उत्पादन को प्रभावित करने वाले प्रमुख पैरामीटर हैं।
रनर ब्लेड के दो भाग होते हैं। निचला आधा हिस्सा पानी की आवेग क्रिया का उपयोग करके टरबाइन को घुमाने के लिए एक छोटी बाल्टी के आकार में बनाया गया है। जबकि ब्लेड का ऊपरी हिस्सा इसके माध्यम से बहने वाले पानी की प्रतिक्रिया शक्ति का उपयोग करता है। रनर इन दो बलों के माध्यम से घूमता है।

ड्राफ्ट ट्यूब
प्रतिक्रिया टरबाइन के रनर के निकास पर दबाव आम तौर पर वायुमंडलीय दबाव से कम होता है। निकास पर पानी को सीधे टेलरेस में नहीं छोड़ा जा सकता है। टरबाइन के निकास से टेलरेस तक पानी को छोड़ने के लिए धीरे-धीरे बढ़ते क्षेत्र की एक ट्यूब या पाइप का उपयोग किया जाता है।
बढ़ते क्षेत्र की इस ट्यूब को ड्राफ्ट ट्यूब कहा जाता है। ट्यूब का एक सिरा रनर के आउटलेट से जुड़ा होता है। जबकि, दूसरा सिरा टेल-रेस में पानी के स्तर से नीचे डूबा रहता है।