फ्रांसिस टर्बाइन जेनरेटर को अनुकूलित कैसे करें

एक जल टरबाइन, जिसमें कापलान, पेल्टन और फ्रांसिस टर्बाइन सबसे आम हैं, एक बड़ी रोटरी मशीन है जो गतिज और संभावित ऊर्जा को जलविद्युत में बदलने का काम करती है। जल चक्र के इन आधुनिक समकक्षों का उपयोग औद्योगिक बिजली उत्पादन और हाल ही में जलविद्युत ऊर्जा उत्पादन के लिए 135 से अधिक वर्षों से किया जा रहा है।

आजकल जल टर्बाइनों का उपयोग किसलिए किया जाता है?
आज, जलविद्युत दुनिया के बिजली उत्पादन में 16% का योगदान देता है। 19वीं सदी में, बिजली ग्रिड के व्यापक होने से पहले, पानी के टर्बाइनों का इस्तेमाल मुख्य रूप से औद्योगिक बिजली के लिए किया जाता था। वर्तमान में, उनका उपयोग बिजली उत्पादन के लिए किया जाता है और उन्हें बांधों या उन क्षेत्रों में पाया जा सकता है जहाँ भारी जल प्रवाह होता है।
वैश्विक ऊर्जा की मांग में तेज़ी से वृद्धि और जलवायु परिवर्तन तथा जीवाश्म ईंधन की कमी जैसे कारकों के कारण, जलविद्युत में विश्व स्तर पर हरित ऊर्जा के रूप में बड़ा प्रभाव डालने की क्षमता है। जैसे-जैसे पर्यावरण के अनुकूल और स्वच्छ ऊर्जा स्रोतों की खोज जारी है, फ्रांसिस टर्बाइन आने वाले वर्षों में एक बहुत लोकप्रिय और तेजी से अपनाया जाने वाला समाधान साबित हो सकता है।

जल टरबाइन बिजली कैसे उत्पन्न करते हैं?
प्राकृतिक या कृत्रिम रूप से बहने वाले पानी से बनाया गया पानी का दबाव जल टर्बाइनों के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में मौजूद है। इस ऊर्जा को कैप्चर करके हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर में बदल दिया जाता है। एक हाइड्रोपावर प्लांट आमतौर पर पानी को स्टोर करने के लिए एक सक्रिय नदी पर एक बांध का उपयोग करेगा। फिर पानी को वृद्धि में छोड़ा जाता है, टरबाइन के माध्यम से बहता है, इसे घुमाता है, और एक जनरेटर को सक्रिय करता है जो फिर बिजली पैदा करता है।

जल टर्बाइन कितने बड़े होते हैं?
जिस हेड के तहत वे काम करते हैं, उसके आधार पर जल टर्बाइनों को उच्च, मध्यम और निम्न हेड में वर्गीकृत किया जा सकता है। कम हेड वाली जलविद्युत प्रणालियाँ बड़ी होती हैं, क्योंकि उच्च प्रवाह दर प्राप्त करने के लिए जल टर्बाइन का बड़ा होना ज़रूरी है जबकि ब्लेड पर कम पानी का दबाव लगाया जाता है। बदले में, उच्च हेड वाली जलविद्युत प्रणालियों को इतनी बड़ी सतह परिधि की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि उनका उपयोग तेज़ गति वाले जल स्रोतों से ऊर्जा प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

जल टरबाइन सहित विभिन्न जल विद्युत प्रणाली भागों के आकार को समझाने वाला चार्ट
जल टरबाइन सहित विभिन्न जल विद्युत प्रणाली भागों के आकार को समझाने वाला एक चार्ट
नीचे, हम विभिन्न अनुप्रयोगों और जल दबाव के लिए प्रयुक्त विभिन्न प्रकार के जल टर्बाइनों के कुछ उदाहरण बताएंगे।

कापलान टर्बाइन (0-60 मीटर प्रेशर हेड)
इन टर्बाइनों को अक्षीय प्रवाह प्रतिक्रिया टर्बाइन के रूप में जाना जाता है, क्योंकि वे पानी के दबाव को बदलते हैं क्योंकि यह इसके माध्यम से बहता है। कापलान टर्बाइन एक प्रोपेलर जैसा दिखता है और इसमें पानी और दबाव के विभिन्न स्तरों पर दक्षता को अधिकतम करने के लिए समायोज्य ब्लेड होते हैं।

एक कापलान टरबाइन आरेख
पेल्टन टर्बाइन (300मी-1600मी प्रेशर हेड)
पेल्टन टर्बाइन या पेल्टन व्हील को आवेग टर्बाइन के रूप में जाना जाता है, जो चलते पानी से ऊर्जा निकालता है। यह टर्बाइन उच्च हेड अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, क्योंकि चम्मच के आकार की बाल्टियों पर बल लगाने और डिस्क को घुमाने और बिजली उत्पन्न करने के लिए इसे उच्च मात्रा में पानी के दबाव की आवश्यकता होती है।

पेल्टन टर्बाइन
फ्रांसिस टर्बाइन (60मी-300मी प्रेशर हेड)
अंतिम और सबसे प्रसिद्ध जल टर्बाइन, फ्रांसिस टर्बाइन, दुनिया की 60% जलविद्युत के लिए जिम्मेदार है। मध्यम हेड पर संचालित होने वाले प्रभाव और प्रतिक्रिया टर्बाइन के रूप में काम करते हुए, फ्रांसिस टर्बाइन अक्षीय और रेडियल प्रवाह अवधारणाओं को जोड़ती है। ऐसा करके, टर्बाइन उच्च और निम्न-हेड टर्बाइनों के बीच के अंतर को भरता है, एक अधिक कुशल डिज़ाइन बनाता है, और आज इंजीनियरों को इसे और बेहतर बनाने की चुनौती देता है।

अधिक विशेष रूप से, एक फ्रांसिस टर्बाइन एक सर्पिल आवरण के माध्यम से (स्थिर) गाइड वैन में बहने वाले पानी द्वारा संचालित होता है जो (चलती) रनर ब्लेड की ओर पानी के प्रवाह को नियंत्रित करता है। पानी रनर को बलों के संयुक्त प्रभाव और प्रतिक्रिया के माध्यम से घूमने के लिए मजबूर करता है, अंत में एक ड्राफ्ट ट्यूब के माध्यम से रनर से बाहर निकलता है जो बाहरी वातावरण में पानी के प्रवाह को छोड़ता है।

मैं जल टरबाइन डिज़ाइन का चयन कैसे करूँ?
इष्टतम टरबाइन डिज़ाइन चुनना अक्सर एक बात पर निर्भर करता है; आपके लिए उपलब्ध हेड और प्रवाह दर की मात्रा। एक बार जब आप यह तय कर लेते हैं कि आप किस तरह के पानी के दबाव का उपयोग कर सकते हैं, तो आप यह तय कर सकते हैं कि फ्रांसिस टरबाइन की तरह एक संलग्न "प्रतिक्रिया टरबाइन डिज़ाइन" या पेल्टन टरबाइन की तरह एक खुला "आवेग टरबाइन डिज़ाइन" बेहतर है।

जल टरबाइन आरेख
अंततः, आप अपने प्रस्तावित विद्युत जनरेटर की घूर्णन की आवश्यक गति निर्धारित कर सकते हैं।