กังหันน้ำเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังน้ำซึ่งถ่ายโอนพลังงานจากน้ำ ที่กำลังเคลื่อนที่ ไปยังเพลาหมุนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้ากังหันเหล่านี้จะหมุนหรือหมุนตามการหมุนของน้ำที่ไหลเข้าสู่ใบพัด กังหันเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำซึ่งเป็นกระบวนการผลิตพลังงานจากน้ำ
โดยทั่วไป โครงสร้างของกังหันจะเหมือนกัน ใบพัดเรียงเป็นแถวจะถูกติดตั้งเข้ากับเพลาหรือแผ่นหมุน จากนั้นน้ำจะถูกส่งผ่านกังหันผ่านใบพัด ทำให้เพลาด้านในหมุน การเคลื่อนที่แบบหมุนนี้จะถูกถ่ายโอนไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อ ผลิต กระแสไฟฟ้ามีกังหันหลายประเภทที่เหมาะกับการใช้งานที่แตกต่างกัน[ 2 ]กังหันแต่ละประเภทถูกสร้างขึ้นเพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้าสูงสุดตามสถานการณ์การใช้งาน
ประเภทของกังหันที่เลือกสำหรับโครงการพลังงานน้ำใดๆ จะขึ้นอยู่กับความสูงและความเร็วของน้ำที่ไหลเข้า ซึ่งเรียกว่าแรงดันน้ำ (hydraulic head ) และปริมาณน้ำที่ไหลออก ซึ่งเรียกว่าการปล่อยพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำประสิทธิภาพและต้นทุนก็เป็นปัจจัยที่ต้องพิจารณาเช่นกัน[ 3 ]
การไหลของกังหัน
กังหันน้ำสามารถจำแนกตามลักษณะการไหลของน้ำผ่านตัวกังหันได้ เมื่อน้ำไหลผ่านกังหัน น้ำสามารถไหลไปตามเส้นทางที่แตกต่างกันได้หลากหลาย การไหลของน้ำผ่านกังหันสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: [ 2 ]
การไหลตามแนวแกน : น้ำไหลผ่านกังหันขนานกับแกนหมุน
การไหลแบบรัศมี : น้ำไหลผ่านกังหันในแนวตั้งฉากกับแกนหมุน
การไหลแบบผสม : น้ำไหลผ่านทั้งการไหลในแนวรัศมีและแนวแกน ตัวอย่างเช่น ในกังหันฟรานซิสน้ำจะไหลเข้าในแนวรัศมี แต่ไหลออกในแนวแกน
กังหันน้ำส่วนใหญ่มีแนวโน้มจะมีการไหลแบบผสม
การเปลี่ยนแปลงความดัน
เกณฑ์อีกประการหนึ่งที่ใช้ในการจำแนกกังหันคือ การเปลี่ยนแปลง ความดัน ของของเหลว เมื่อไหลผ่านกังหัน มีกังหันสองประเภทที่เกิดจากการจำแนกประเภทนี้ ดังคำอธิบายด้านล่าง[ 2 ]
กังหันแรงกระตุ้น
ในกังหันแบบอิมพัลส์ ความดันของของเหลวจะไม่เปลี่ยนแปลงภายในตัวกังหัน แต่การเปลี่ยนแปลงความดันจะเกิดขึ้นเฉพาะที่หัวฉีดที่ควบคุมการไหลของน้ำไปยังกังหัน ในขณะที่ตัวกังหันทำงานที่ความดันบรรยากาศ กังหันเหล่านี้ประกอบด้วยหัวฉีดแบบเจ็ทหรือชุดหัวฉีดที่ควบคุมการไหลของน้ำไปยังใบพัดของกังหัน โดยทั่วไปจะใช้หัวฉีดหลายหัวในกรณีที่ไม่สามารถใช้ล้อขนาดใหญ่ได้ เมื่อน้ำกระทบใบพัด (ซึ่งออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อลดแรงต้าน) ความเร็ว จะเปลี่ยนแปลง ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมและแรง กระทำ ต่อใบพัดกังหัน กังหันเหล่านี้อาศัยความสามารถในการดึงพลังงานจลน์ ทั้งหมด จากน้ำเพื่อให้มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งแตกต่างจากกังหันปฏิกิริยา กังหันแบบอิมพัลส์ไม่จำเป็นต้องจมอยู่ใต้น้ำ ประเภทของกังหันแบบอิมพัลส์ ได้แก่กังหันเพลตันกังหันเทอร์โกและกังหันครอสโฟลว์สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสถานที่ใช้งานและวิธีการสร้างกังหันเหล่านี้ โปรดไปที่ลิงก์ไปยังหน้าต่างๆ ของแต่ละกังหัน
กังหันปฏิกิริยา
ในกังหันปฏิกิริยา แรงดันของน้ำจะเปลี่ยนแปลงไปเมื่อเคลื่อนที่ผ่านใบพัดของกังหัน ซึ่งแตกต่างจากกังหันแบบอิมพัลส์ กังหันปฏิกิริยาใช้แรงดันน้ำโดยตรงเพื่อขับเคลื่อนใบพัดแทนที่จะอาศัยการแปลงแรงดันน้ำเป็นพลังงานจลน์ ซึ่งหมายความว่ากังหันปฏิกิริยาจำเป็นต้องจมอยู่ในน้ำ นอกจากนี้ ส่วนประกอบของกังหันเหล่านี้ต้องสามารถรองรับแรงดันสูงภายในกังหันได้ ในกรณีนี้ ความเร็วของของไหลและการลดลงของแรงดันน้ำจะทำให้เกิดปฏิกิริยาบนใบพัดของกังหัน ทำให้ใบพัดเคลื่อนที่ กังหันปฏิกิริยามีหลายประเภท ได้แก่กังหันแบบ Kaplanและกังหันแบบ Francisสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสถานที่ใช้งานและวิธีการสร้างกังหันเหล่านี้ โปรดไปที่ลิงก์ไปยังหน้าต่างๆ ของแต่ละกังหัน
