เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำทางเลือก 500 กิโลวัตต์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันน้ำฟรานซิสในอุซเบกิสถาน

กังหันฟรานซิสเป็นกังหันที่ประกอบด้วยใบพัดทั้งแบบแรงกระตุ้นและแรงปฏิกิริยา โดยใบพัดจะหมุนโดยใช้ทั้งแรงปฏิกิริยาและแรงกระตุ้นของน้ำที่ไหลผ่านใบพัดเพื่อผลิตไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น กังหันฟรานซิสใช้ในการผลิตไฟฟ้าส่วนใหญ่ในโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดกลางหรือขนาดใหญ่
กังหันเหล่านี้สามารถใช้ได้กับหัวน้ำที่ต่ำเพียง 2 เมตรและสูงถึง 300 เมตร นอกจากนี้ กังหันเหล่านี้ยังมีประโยชน์เนื่องจากทำงานได้ดีเท่ากันเมื่อวางในแนวนอนและแนวตั้ง น้ำที่ไหลผ่านกังหันฟรานซิสจะสูญเสียแรงดัน แต่ยังคงอยู่ในความเร็วที่ใกล้เคียงกัน ดังนั้นจึงถือเป็นกังหันปฏิกิริยา

คำอธิบายแผนผังส่วนประกอบหลักของกังหันฟรานซิสแต่ละอันมีดังนี้

ปลอกเกลียว
ท่อเกลียวเป็นตัวกลางที่น้ำไหลเข้าสู่กังหัน น้ำที่ไหลจากอ่างเก็บน้ำหรือเขื่อนจะต้องผ่านท่อนี้ด้วยแรงดันสูง ใบพัดของกังหันจะวางเป็นวงกลม ซึ่งหมายความว่าน้ำที่กระทบใบพัดของกังหันควรไหลในแกนวงกลมเพื่อให้กระทบได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นท่อเกลียวจึงถูกนำมาใช้ แต่เนื่องจากน้ำเคลื่อนที่เป็นวงกลม จึงทำให้สูญเสียแรงดัน
เพื่อรักษาแรงดันเท่าเดิม เส้นผ่านศูนย์กลางของปลอกจะค่อยๆ ลดลง ส่งผลให้โมเมนตัมหรือความเร็วที่กระทบใบพัดของตัววิ่งสม่ำเสมอ

สเตย์เวนส์
ใบพัดแบบ Stay และ Guide จะนำน้ำไปยังใบพัดของรางน้ำ ใบพัดแบบ Stay จะอยู่กับที่ในตำแหน่งเดิมและลดการหมุนวนของน้ำเนื่องจากการไหลในแนวรัศมีขณะที่น้ำไหลเข้าสู่ใบพัดของรางน้ำ ทำให้กังหันมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ใบพัดนำทาง
ใบพัดนำทางไม่ได้อยู่กับที่ แต่จะเปลี่ยนมุมตามความต้องการเพื่อควบคุมมุมที่น้ำกระทบใบพัดกังหันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ยังควบคุมอัตราการไหลของน้ำเข้าสู่ใบพัดรันเนอร์ จึงควบคุมกำลังส่งออกของกังหันตามโหลดบนกังหัน

ใบมีดรันเนอร์
ใบพัดแบบรันเนอร์ถือเป็นหัวใจของกังหันฟรานซิสทุกตัว ใบพัดเหล่านี้เป็นศูนย์กลางที่ของเหลวกระทบและแรงสัมผัสของแรงกระแทกทำให้เพลาของกังหันหมุน ทำให้เกิดแรงบิด จำเป็นต้องใส่ใจกับการออกแบบมุมใบพัดที่ทางเข้าและทางออก เนื่องจากเป็นพารามิเตอร์หลักที่มีผลต่อการผลิตพลังงาน
ใบพัดแบบรันเนอร์มี 2 ส่วน ครึ่งล่างทำเป็นรูปถังขนาดเล็กเพื่อหมุนกังหันโดยใช้แรงกระตุ้นของน้ำ ในขณะที่ส่วนบนของใบพัดใช้แรงปฏิกิริยาของน้ำที่ไหลผ่าน รันเนอร์จะหมุนผ่านแรงทั้งสองนี้

ท่อร่าง
แรงดันที่ทางออกของท่อส่งน้ำของกังหันปฏิกิริยาโดยทั่วไปจะน้อยกว่าแรงดันบรรยากาศ น้ำที่ทางออกไม่สามารถระบายลงสู่ท่อท้ายได้โดยตรง ท่อหรือท่อที่มีพื้นที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จะถูกใช้เพื่อระบายน้ำจากทางออกของกังหันไปยังท่อท้าย
ท่อที่มีพื้นที่เพิ่มขึ้นนี้เรียกว่า Draft Tube ปลายด้านหนึ่งของท่อจะเชื่อมต่อกับทางออกของรางน้ำ อย่างไรก็ตาม ปลายอีกด้านหนึ่งจะจมอยู่ใต้น้ำในระดับน้ำในรางน้ำท้าย