프랜시스 터빈의 작동 메커니즘
터빈은 외부 나선형 케이싱으로 구성되며, 그 안쪽에는 스테이 베인이라고 불리는 고정 날개 세트가 있습니다. 다음으로는 가이드 베인이라고 불리는 회전 날개들이 모여 있고, 중앙에 위치한 러너 날개들이 있으며, 마지막으로 덕트 드래프트 튜브라고 불리는 배출 덕트가 있습니다.
유체는 나선형 케이싱을 통해 프랜시스 터빈으로 유입됩니다. 케이싱의 단면적을 줄이면 유체가 둘레 전체에 걸쳐 균일한 속도로 터빈 중심부로 유입될 수 있습니다.
유체는 러너로 들어가기 전에 두 세트의 날개, 즉 외부 지지 날개와 내부 안내 날개를 통과합니다. 지지 날개는 고정되어 있으며 물의 흐름을 러너 부분으로 유도하는 역할을 합니다. 또한 입구 흐름의 와류를 줄이는 데에도 도움이 됩니다.
스테이 베인과 러너 블레이드 사이에 위치한 가이드 베인은 매우 중요한 역할을 합니다. 이 베인들은 발전량 수요에 따라 유량을 조절합니다. 하지만 발전량 수요는 시간에 따라 변동합니다. 가이드 베인은 물의 유량을 제어하여 발전량이 수요에 맞춰 조절되도록 합니다. 또한, 가이드 베인은 러너 블레이드로 향하는 유동 각도를 제어합니다. 이를 통해 유입 유동 각도가 최적의 받음각이 되도록 하여 수력을 최대한 활용할 수 있도록 합니다.