ウズベキスタンにおける代替エネルギー水力発電機 500kW フランシス水力タービン発電機

フランシス水車は、衝動水車と反動水車の両方の機能を兼ね備えており、水が流れる際の反動力と衝動力の両方を利用して羽根を回転させ、より効率的に発電します。フランシス水車は、中規模または大規模の水力発電所で最も頻繁に発電に利用されています。
これらのタービンは、落差が2メートルから300メートルまでの範囲で使用できます。さらに、これらのタービンは、水平に設置した場合でも垂直に設置した場合でも同様にうまく機能するという利点があります。フランシス水車を通過する水は圧力が低下しますが、速度はほぼ一定に保たれるため、反動水車とみなされます。

各フランシス水車の主要構成部品図の説明は以下のとおりです。

スパイラルケーシング
らせん状のケーシングは、タービンへの水の入口媒体です。貯水池やダムから流れ込む水は、このパイプを高圧で通過します。タービンの羽根は円形に配置されているため、タービンの羽根に当たる水は、効率的に作用させるために円軸に沿って流れる必要があります。そのためらせん状のケーシングが使用されますが、水が円運動するため、圧力が低下します。
同じ圧力を維持するために、ケーシングの直径を徐々に小さくすることで、ランナーブレードに均一な運動量または速度が加わるようにする。

ステイベーンズ
ステイベーンとガイドベーンは、水をランナーブレードへと導きます。ステイベーンは所定の位置に固定され、水がランナーブレードに入る際の放射状の流れによる渦流を軽減することで、タービンの効率を高めます。

ガイドベーン
ガイドベーンは固定されておらず、必要に応じて角度を変化させ、タービンブレードへの水の衝突角度を制御して効率を高めます。また、ランナーブレードへの水の流量を調整することで、タービンの負荷に応じてタービンの出力を制御します。

ランナーブレード
ランナーブレードは、フランシス水車の心臓部です。流体が衝突する中心部分であり、その衝撃による接線方向の力によって水車の軸が回転し、トルクが発生します。入口と出口におけるブレード角度の設計は、発電量に大きく影響する重要なパラメータであるため、細心の注意を払う必要があります。
ランナーブレードは2つの部分から構成されています。下半分は小さなバケツのような形状をしており、水の衝撃作用を利用してタービンを回転させます。一方、上半分のブレードは、そこを流れる水の反作用力を利用します。ランナーはこれら2つの力によって回転します。

ドラフトチューブ
反動水車のランナー出口における圧力は、一般的に大気圧よりも低い。そのため、出口の水は直接放水路に排出することはできない。水車の出口から放水路へ水を排出するためには、断面積が徐々に大きくなる管またはパイプが用いられる。
断面積が徐々に大きくなるこの管はドラフトチューブと呼ばれます。チューブの一端はランナーの出口に接続されていますが、もう一端は放水路の水位より下に沈んでいます。