மாற்று ஆற்றல் நீர்மின் ஜெனரேட்டர் 500KW பிரான்சிஸ் ஹைட்ரோ டர்பைன் ஜெனரேட்டர் உஸ்பெகிஸ்தானில்

ஃபிரான்சிஸ் டர்பைன் என்பது உந்துவிசை மற்றும் எதிர்விசை டர்பைன் ஆகிய இரண்டின் கலவையாகும். இதில், அதன் வழியே பாயும் நீரின் எதிர்விசை மற்றும் உந்துவிசை ஆகிய இரண்டையும் பயன்படுத்தி அதன் இறக்கைகள் சுழன்று, மின்சாரத்தை மிகவும் திறமையாக உற்பத்தி செய்கின்றன. ஃபிரான்சிஸ் டர்பைன் பெரும்பாலும் நடுத்தர அல்லது பெரிய அளவிலான நீர்மின் நிலையங்களில் மின்சார உற்பத்திக்காகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
இந்த டர்பைன்களை 2 மீட்டர் முதல் 300 மீட்டர் வரையிலான உயரங்களுக்குப் பயன்படுத்தலாம். மேலும், இந்த டர்பைன்கள் செங்குத்தாக வைக்கப்படும்போது செயல்படுவது போலவே கிடைமட்டமாக வைக்கப்படும்போதும் சமமாகச் சிறப்பாகச் செயல்படுவதால் நன்மை பயக்கின்றன. ஃபிரான்சிஸ் டர்பைன் வழியாகச் செல்லும் நீர் அழுத்தத்தை இழக்கிறது, ஆனால் ஏறக்குறைய அதே வேகத்தில் நிலைத்திருக்கிறது, எனவே இது ஒரு எதிர்வினை டர்பைனாகக் கருதப்படும்.

ஒவ்வொரு ஃபிரான்சிஸ் டர்பைனின் பிரதான கூறு வரைபடத்தின் விளக்கம் பின்வருமாறு.

சுழல் உறை
சுருள் வடிவக் குழாய் என்பது டர்பைனுக்குள் நீர் நுழையும் ஊடகமாகும். நீர்த்தேக்கம் அல்லது அணையில் இருந்து வரும் நீர், உயர் அழுத்தத்துடன் இந்தக் குழாய் வழியாகச் செலுத்தப்படுகிறது. டர்பைன்களின் இறக்கைகள் வட்ட வடிவில் அமைக்கப்பட்டுள்ளன, அதாவது, திறம்படத் தாக்குவதற்காக, இறக்கைகளின் மீது மோதும் நீர் வட்ட அச்சில் பாய வேண்டும். எனவே சுருள் வடிவக் குழாய் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஆனால் நீரின் வட்ட இயக்கத்தின் காரணமாக, அது தனது அழுத்தத்தை இழக்கிறது.
அதே அழுத்தத்தைப் பராமரிப்பதற்காக, உறையின் விட்டம் படிப்படியாகக் குறைக்கப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, ஓடுதளத் தகடுகளின் மீது சீரான உந்தம் அல்லது திசைவேகம் மோதுகிறது.

ஸ்டே வேன்கள்
நிலைத் தகடும் வழிகாட்டித் தகடும் நீரை ஓடுதள இறக்கைகளுக்கு வழிநடத்துகின்றன. நிலைத் தகடுகள் தத்தமது இடத்தில் நிலையாக இருந்து, ஓடுதள இறக்கைகளுக்குள் நீர் நுழையும்போது ஏற்படும் ஆரப்போக்கினால் உண்டாகும் நீரின் சுழற்சியைக் குறைப்பதால், விசையாழியின் செயல்திறன் அதிகரிக்கிறது.

வழிகாட்டி இறகுகள்
வழிகாட்டித் தகடுகள் நிலையானவை அல்ல; செயல்திறனை அதிகரிப்பதற்காக, விசையாழி இறக்கைகளின் மீது நீர் படும் கோணத்தைக் கட்டுப்படுத்த, அவை தேவைக்கேற்பத் தங்கள் கோணத்தை மாற்றிக்கொள்கின்றன. மேலும், அவை இயங்கு இறக்கைகளுக்குள் செல்லும் நீரின் பாய்வு விகிதத்தை ஒழுங்குபடுத்துவதன் மூலம், விசையாழியின் மீதான சுமைக்கு ஏற்ப அதன் ஆற்றல் வெளியீட்டைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன.

ரன்னர் பிளேடுகள்
ரன்னர் பிளேடுகள் எந்தவொரு ஃபிரான்சிஸ் டர்பைனின் இதயமாகும். இவை திரவம் மோதும் மையங்கள் ஆகும், மேலும் இந்த மோதலின் தொடுகோட்டு விசையானது டர்பைனின் தண்டைச் சுழலச் செய்து, முறுக்குவிசையை உருவாக்குகிறது. உள்ளீட்டு மற்றும் வெளியீட்டுப் புள்ளிகளில் உள்ள பிளேடு கோணங்களின் வடிவமைப்பில் மிகுந்த கவனம் செலுத்துவது அவசியம், ஏனெனில் இவை மின் உற்பத்தியைப் பாதிக்கும் முக்கிய காரணிகளாகும்.
சுழல் இறக்கைகள் இரண்டு பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளன. அதன் கீழ்ப்பகுதி, நீரின் உந்துவிசையைப் பயன்படுத்தி விசையாழியைச் சுழற்றுவதற்காக ஒரு சிறிய வாளியின் வடிவத்தில் செய்யப்பட்டுள்ளது. அதே சமயம், இறக்கைகளின் மேற்பகுதி, அதன் வழியே பாயும் நீரின் எதிர்விசையைப் பயன்படுத்துகிறது. இந்த இரண்டு விசைகளின் மூலமாகவே சுழல் இறக்கை சுழல்கிறது.

வரைவு குழாய்
வினை விசையாழியின் ஓடுகுழாயின் வெளியேறும் இடத்தில் உள்ள அழுத்தம் பொதுவாக வளிமண்டல அழுத்தத்தை விடக் குறைவாக இருக்கும். வெளியேறும் இடத்தில் உள்ள நீரை நேரடியாக வால்நீர்ப்பாதைக்கு வெளியேற்ற முடியாது. விசையாழியின் வெளியேறும் இடத்திலிருந்து வால்நீர்ப்பாதைக்கு நீரை வெளியேற்றுவதற்காக, படிப்படியாக அதிகரிக்கும் பரப்பளவு கொண்ட ஒரு குழாய் அல்லது நீர்க்குழாய் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
அதிகரிக்கும் பரப்பளவு கொண்ட இந்தக் குழாய், இழுவைக் குழாய் (Draft Tube) என்று அழைக்கப்படுகிறது. குழாயின் ஒரு முனை ஓடுவானின் (runner) வெளிவழியுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இருப்பினும், அதன் மறுமுனை வால்வழியில் (tail-race) நீரின் மட்டத்திற்குக் கீழே மூழ்கியுள்ளது.