アキシャルパドルとミックスフロータービンの比較

水は常に動いていて、エネルギーを運んでいます。人類は常にその巨大な力に興味を持ち、しばしばその力を利用してきた。しかし、このエネルギーを効率よく利用するための機械が技術者によって開発されたのは、19世紀末になってからである。タービンは、流体からエネルギーを取り出し、機械的なエネルギーに変換するために設計された機械です。

水力発電所で発電機を駆動するためのリアクションタービンには、フランシスタービンと軸流パドルタービンの2種類があり、フランシスタービンは発電機駆動用として、軸流パドルタービンは発電機駆動用として使用されている。現代の発電所で最も多く使われているタービンの一種である。

混合流体タービン

フランシスタービンは、イギリス人のジェームス・B・フランシスが、1849年、閘門運河会社の主任技師だったときに開発したものである。このタービンは、近くの川を利用する紡績工場の機械を動かすために設計されました。科学的な手法と実験によって、最大90％の効率を持つ設計を開発することに成功したのだ。現在、フランシス水車は世界で最も広く使われている水車です。

フランシスタービンは、タービンの性能を最大限に引き出すために、ブレードの曲げ特性に工夫を凝らし、ハウジングに収めたものである。フランシスタービンは水深10〜650mで運転され、タービンによって駆動される発電機は最大750メガワットの出力を提供することができます。タービンの回転数は80〜100回転/分です。

フランシスタービンは、垂直方向の軸組とランナーと呼ばれる水平方向のローター組で構成され、水中で作動する。水の入口も垂直で、制御可能なガイドベーンを通してランナーに向かっている。ランナーが回転する主な理由は、水の重さ・圧力です。

アクシアルパドルホイール

カプランタービンは、1913年にオーストリアのヴィクトル・カプラン教授が開発したものである。ランナーが船のプロペラに似ていることから、プロペラタービンとも呼ばれる。異なる圧力/ヘッド条件下で最適な効率を得るために、調整可能なブレードとガイドベーンを備えています。その結果、軸流プロペラタービンは最大95％の効率を達成することができ、低揚程条件下での混合流タービンの運転は不可能である。

軸流パドルタービンは、ランナを圧力で駆動し、ガイドベーンによって入口水位を制御する。軸流パドルタービンの揚程は10〜70m、発電機出力は5〜120MWである。ランナーの直径は約2〜8メートルで、1分間に80〜430回転することができます。カプランタービンは低揚程での運転が可能なため、大流量・低揚程の発電用として世界中で使用されています。

カプランタービンとフランシスタービンの違いは何ですか？

-軸流パドルタービンは水が軸方向に出入りするのに対し、フランシスタービンは水がランナから半径方向に入り、軸方向に出ていく。

-軸流タービンランナには3～8枚の翼があり、混合流タービンランナには通常15～25枚の翼がある。

-軸流パドルタービンは混合流タービンに比べて効率が良い。

-軸流パドルタービンは、フランシスタービンに比べて小型でコンパクトです。

-回転数（RPM）が混合流体タービンに比べて高い。

-軸流パドルタービンは、摩擦損失が少なく、高効率です。

-軸流パドルタービンは幅広い揚程条件で運転可能であるが，フランシスタービンは比較的高い揚程条件が必要である．