कैपलान टरबाइन जनरेटर का संक्षिप्त परिचय

जलविद्युत जनरेटर कई प्रकार के होते हैं। आज मैं अक्षीय प्रवाह वाले जलविद्युत जनरेटरों का विस्तृत परिचय दूंगा। हाल के वर्षों में अक्षीय प्रवाह वाले टरबाइन जनरेटरों का मुख्य उपयोग उच्च ताप और बड़े आकार के विकास में हुआ है। घरेलू अक्षीय प्रवाह वाले टरबाइन तेजी से विकसित हो रहे हैं। गेझोबा जलविद्युत स्टेशन पर दो अक्षीय प्रवाह वाले पैडल-प्रकार के टरबाइन स्थापित किए गए हैं। इनमें से एक का व्यास 11.3 मीटर है, जो वर्तमान में विश्व में अपनी तरह का सबसे बड़ा टरबाइन है। यहां अक्षीय प्रवाह वाले टरबाइनों के लाभ और हानियां बताई गई हैं।

अक्षीय प्रवाह टरबाइन के लाभ
फ्रांसिस टर्बाइनों की तुलना में, अक्षीय प्रवाह टर्बाइनों के निम्नलिखित मुख्य लाभ हैं:
1. उच्च विशिष्ट गति और बेहतर ऊर्जा गुणधर्म। इसलिए, इसकी इकाई गति और इकाई प्रवाह फ्रांसिस टरबाइन की तुलना में अधिक है। समान जल स्तर और उत्पादन स्थितियों में, यह टरबाइन जनरेटर इकाई के आकार को काफी कम कर सकता है, इकाई के वजन को कम कर सकता है और सामग्री की खपत को बचा सकता है, इसलिए यह किफायती है।
2. अक्षीय प्रवाह टरबाइन के रनर ब्लेड की सतह का आकार और सतह की खुरदरापन निर्माण संबंधी आवश्यकताओं को आसानी से पूरा कर सकता है। अक्षीय प्रवाह रोटरी-पैडल टरबाइन के ब्लेड घूम सकते हैं, इसलिए इसकी औसत दक्षता मिश्रित प्रवाह टरबाइन की तुलना में अधिक होती है। भार और जलस्तर में परिवर्तन होने पर भी दक्षता में अधिक बदलाव नहीं होता है।
3. अक्षीय प्रवाह पैडल टरबाइन के रनर ब्लेड को अलग किया जा सकता है, जो निर्माण और परिवहन के लिए सुविधाजनक है।
इसलिए, अक्षीय प्रवाह टरबाइन व्यापक परिचालन सीमा में स्थिरता बनाए रख सकती है, इसमें कंपन कम होता है और दक्षता एवं उत्पादन अधिक होता है। कम जलस्तर सीमा में, इसने लगभग फ्रांसिस टरबाइन का स्थान ले लिया है। हाल के दशकों में, इकाई क्षमता और जलस्तर के उपयोग दोनों के संदर्भ में इसका व्यापक विकास हुआ है और इसका अनुप्रयोग भी बहुत विस्तृत है।

अक्षीय प्रवाह टरबाइन के नुकसान
हालांकि, अक्षीय प्रवाह टरबाइन में कुछ कमियां भी हैं जो इसके अनुप्रयोग के दायरे को सीमित करती हैं। मुख्य कमियां इस प्रकार हैं:
1. ब्लेडों की संख्या कम है, और यह कैंटिलीवर है, इसलिए इसकी मजबूती कम है, और इसका उपयोग मध्यम और उच्च हेड वाले जलविद्युत स्टेशनों में नहीं किया जा सकता है।
2. इकाई प्रवाह दर अधिक होने और इकाई गति अधिक होने के कारण, समान हेड स्थिति में फ्रांसिस टरबाइन की तुलना में इसकी चूषण ऊंचाई कम होती है, जिसके परिणामस्वरूप पावर स्टेशन की नींव के लिए खुदाई की गहराई अधिक होती है और निवेश अपेक्षाकृत अधिक होता है।

उपरोक्त वर्णित अक्षीय प्रवाह टर्बाइनों की कमियों को दूर करने के लिए, टर्बाइन निर्माण में उच्च-शक्ति वाले एंटी-कैविटेशन नए पदार्थों का उपयोग किया जाता है और डिज़ाइन में ब्लेड की शक्ति को बढ़ाया जाता है, जिससे अक्षीय प्रवाह टर्बाइनों की अनुप्रयोग क्षमता में लगातार सुधार हो रहा है। वर्तमान में, अक्षीय प्रवाह पैडल टर्बाइन की अनुप्रयोग क्षमता 3 से 90 मीटर है और यह फ्रांसिस टर्बाइन के क्षेत्र में प्रवेश कर चुकी है। उदाहरण के लिए, विदेशी अक्षीय प्रवाह पैडल टर्बाइनों की अधिकतम एकल-इकाई उत्पादन क्षमता 181,700 किलोवाट, अधिकतम जलस्तर 88 मीटर और रनर का व्यास 10.3 मीटर है। वहीं, हमारे देश में निर्मित अक्षीय प्रवाह पैडल टर्बाइन की अधिकतम एकल-मशीन उत्पादन क्षमता 175,000 किलोवाट, अधिकतम जलस्तर 78 मीटर और अधिकतम रनर का व्यास 11.3 मीटर है। अक्षीय प्रवाह स्थिर-प्रोपेलर टर्बाइन में स्थिर ब्लेड और सरल संरचना होती है, लेकिन यह जलस्तर और भार में बड़े बदलाव वाले जलविद्युत स्टेशनों के लिए उपयुक्त नहीं है। इसमें स्थिर जलस्तर होता है और यह बेस लोड या बहु-इकाई बड़े पैमाने के विद्युत स्टेशन के रूप में कार्य करता है। जब मौसमी बिजली प्रचुर मात्रा में होती है, तो आर्थिक तुलना भी संभव है। इस पर विचार किया जा सकता है। इसकी उपयुक्त जलस्तर सीमा 3-50 मीटर है। अक्षीय प्रवाह पैडल टर्बाइन आमतौर पर ऊर्ध्वाधर उपकरणों का उपयोग करते हैं। इसकी कार्य प्रक्रिया मूल रूप से फ्रांसिस टर्बाइन के समान ही है। अंतर यह है कि लोड में परिवर्तन होने पर, यह न केवल गाइड वेन्स के घूर्णन को नियंत्रित करता है, बल्कि उच्च दक्षता बनाए रखने के लिए रनर ब्लेड के घूर्णन को भी समायोजित करता है।

इससे पहले, हमने फ्रांसिस टर्बाइनों का भी परिचय दिया था। टर्बाइन जनरेटरों में, फ्रांसिस टर्बाइनों और अक्षीय प्रवाह टर्बाइनों में अभी भी बहुत अंतर है। उदाहरण के लिए, उनके रनर की संरचना अलग-अलग होती है। फ्रांसिस टर्बाइनों के ब्लेड मुख्य शाफ्ट के लगभग समानांतर होते हैं, जबकि अक्षीय प्रवाह टर्बाइनों के ब्लेड मुख्य शाफ्ट के लगभग लंबवत होते हैं।