Ero sivun ”Francis-turbiini” versioiden välillä

[arvioimaton versio][arvioimaton versio]
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
MerlIwBot (keskustelu | muokkaukset)
p Botti lisäsi: sv:Francisturbin
Laitetaanhan tynkä vähän pulleammaksi
Rivi 1:
[[Kuva:M vs francis schnitt 1 zoom.jpg|thumb|Francis-turbiinin poikkileikkaus.]]
'''Francis-turbiini''' on [[James Bienco Francis]]in kehittämä vesi[[turbiini]]. Francis-turbiinissä vesi kulkee juoksupyörän ulkokehältä sisäkehälle, ja poistuu juoksypyörän keskeltä.
[[Kuva:Imatrankoski Francis-turbine runner.JPG|thumb|[[Imatrankosken vesivoimala]]n juoksupyörä]]
 
'''Francis-turbiini''' on [[James Bienco Francis]]in kehittämä vesi[[turbiini]]. Francis-turbiinissä vesi kulkee juoksupyörän ulkokehältä sisäkehälle, ja poistuu juoksypyörän keskeltä.
== Lähteet ==
{{Kirjaviite | Nimeke=Tekniikan kirja 1| Julkaisupaikka= Helsinki| Julkaisija= Werner Söderström osakeyhtiö | Vuosi=1963}}
Francis-turbiini oli jatkokehitystä aiemmin käytössä olleisiin vesiturbiineihin.
 
Francis-turbiinin etu on sen soveltuvuus hyvin laajoihin käyttöolosuhteisiin. Sitä voidaan käyttää hyvin monen kokoisissa turbiineissa alkaen pienistä muutaman metrin ja kilowatin turbiineista aina jopa tuhansien metrien ja satojen megawattien turbiineihin. Tämän vuoksi se on hyvin levinnyt turbiinityyppi, tosin esimerkiksi Suomessa Kaplan-turbiini on, monimutkaisemmasta rakenteestaan ja suhteellisesta kalleudestaan, huolimatta syrjäyttänyt Francis-turbiinia. Syynä on Kaplan-turbiinin huomattavasti parempi hyötysuhde osakuormilla ja pienempi kavitaatioriski. Francis-turbiinilla on myös muita heikkouksia, mm. turbiiniin joutunut materiaali voi jumiuttaa veden virtausta säätävän johtopyörän liikkeen jolloin ainoa keino pysäyttää turbiini on pysäyttää veden tulo ja käydä tyhjentämässä turbiini sinne joutuneesta tavarasta. Lisäksi Francis-turbiinin juoksupyörä on herkkä sinne joutuneille puille, käytännön elämässä on useita kertoja käynyt niin että voimalaitoksen välpistä läpi päässyt puu on jumiutunut johto- ja juoksupyörän väliin ja hajottanut mm. turbiinin ohjauslaakerin. Kaplan-turbiinit selviävät useasti samasta tilanteesta kovalla kolinalla ja, kappaleiksi silpoutuneella, läpi menneellä puulla.
 
==Toimintaperiaate==
Kaplan-turbiini on reaktioturbiini, joka tarkoittaa, että virtaava vesi muuttaa painettaan kulkiessaan turbiinin läpi ja samalla se luovuttaa energiansa turbiinin siipien liikuttamiseen.
 
Spiraalinmuotoinen tuloputki kiertyy turbiinin ympärille ja kapenee loppua kohden. Vesi ohjautuu tangentiaalisesti johtosolukkeiden läpi juoksupyörälle jossa vesi kulkee juoksupyörän ulkokehältä sisäkehälle, ja poistuu juoksypyörän keskeltä. Juoksupyörien muoto vaihtelee, turbiinin laajasta käyttöalueesta johtuen, melko paljon.
 
Vesi ohjautuu turbiinista alas imuputkeen. Imuputki on muotoiltu siten, että vesi hidastuu ja virtaa tasaisesti ulos turbiinista. Näin ollen pois virtaava vesi sisältää mahdollisimman vähän liike-energiaa joten turbiinin käyttöön jää vastaavasti enemmän turbiiniin tulevan veden energiasta (muutettavaksi esim. sähköenergiaksi).
 
Turbiinin ei ole välttämätöntä olla alaveden alapuolella, kunhan imuputki on koko ajan täynnä vettä. Kuitenkin, mitä korkeammalla turbiini on, sitä enemmän alapuolinen vesimassa imee juoksupyörän siipiä. Imu ja siitä seuraava paineenalenema voi aiheuttaa kavitointia. Lisäksi, mikäli alavedenpinta pääsee laskemaan liian alas, ilmaa "hörppivä" imuputki on altis mekaanisille vaurioille.
 
Johtopyörän johtosolukkeiden säätö on nykyisin toteutettu sähköhydraulisesti jossa turbiinikannella oleva välitysmekanismi ohjaa hydraulisylinteriltä tulevan voiman johtosolukkeille. Mekanismissa on myös ns. murtolenkit- tai tapit siltä varalta että mikäli johtosolukkeet jumiutuvat niin välitysmekanismin rikkova voima hajottaa ne ilman suurempia vaurioita. Vanhoissa säätäjissä hydrauliikkajärjestelmän säätö oli tehty mekaanisesti heilurisäätäjällä, nykyisin säätö tapahtuu automatiikan ohjaamalla sähköisellä venttiilillä.
 
==Muunnokset==
Koska Francis-turbiinin valtakausi osui vesivoiman voimakkaan kehityksen ja käyttöönoton aikaan, on siitä kehitetty monta eri versiota. Nämä ovat kuitenkin pääosin syrjäytyneet mutta vesivoimalaitteiden pitkäikäisyyden takia niitä on edelleen käytössä.
 
Turbiineista voidaan erottaa ainakin pysty- ja vaaka-akseliset versiot. Pystyakselisissa on vain yksi juoksupyörä, sen sijaan vaaka-akselissa niitä voi olla useampia samalla akselilla. Hyvin tyypillinen ratkaisu oli kaksijuoksupyöräinen versio jossa molemmat juoksupyörät käyttivät samaa imuputkea. Näitä kahden turbiinin yhdistelmiä saattoi puolestaan olla useampikin kytkettynä peräkkäin. Useammalla juoksupyörällä saadaan akselin kierrosnopeus korkeammaksi ja siihen liitetyn generaattorin hinta halvemmaksi.
 
<br clear=all/>
{{commons|Francis-Turbine|Francis turbiini}}
 
{{tynkä/Tekniikka}}
[[Luokka:Turbiinit]]