હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક energyર્જાના ઉત્પાદન માટે વૈશ્વિક સ્તરે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવામાં આવતા તત્વોમાંનું એક છે ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન. તે જેમ્સ બી. ફ્રાન્સિસ દ્વારા બનાવવામાં આવેલ ટર્બોમશીન છે અને તે ઊર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે પાણીની હિલચાલનો ઉપયોગ કરીને પ્રતિક્રિયા અને મિશ્ર પ્રવાહ દ્વારા કામ કરે છે. ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન ઉંચાઇ અને પ્રવાહ દરની વિશાળ શ્રેણીમાં કાર્ય કરવા સક્ષમ છે, જે તેને વિવિધ હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પ્લાન્ટ્સ માટે બહુમુખી અને કાર્યક્ષમ વિકલ્પ બનાવે છે, કારણ કે તે બે મીટરથી કેટલાક સો મીટર સુધીના ઢોળાવ પર કાર્ય કરી શકે છે.
આ લેખમાં આપણે ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇનની વિશેષતાઓ, ભાગો અને કામગીરી તેમજ હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર જનરેશનમાં તેના મહત્વની વિગતવાર તપાસ કરીશું.
ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇનની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ
આ ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન્સ તેઓ માત્ર થોડા મીટરથી 800 મીટરથી વધુની ઊંચાઈના તફાવતો પર કામ કરવાની તેમની મહાન ક્ષમતા માટે અલગ છે, જોકે તેમની શ્રેષ્ઠ કાર્યક્ષમતા 800 મીટરથી ઓછી ઊંચાઈ પર જોવા મળે છે. આનું કારણ એ છે કે, વધુ ઊંચાઈએ, ગુરુત્વાકર્ષણમાં ભિન્નતા તેના પ્રભાવને નકારાત્મક રીતે અસર કરી શકે છે.
આ ટર્બાઇન વિવિધ પ્રવાહ શ્રેણીઓ સાથે કામ કરવા માટે રચાયેલ છે, જે તેમને વિવિધ ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓમાં અનુકૂલન કરવાની મંજૂરી આપે છે. તેઓ મુખ્યત્વે માં વપરાય છે હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પ્લાન્ટ્સ વીજળીના ઉત્પાદન માટે, પાણીની સંભવિત ઊર્જાનો લાભ લઈને. તેમની પ્રારંભિક ડિઝાઇન, ઇન્સ્ટોલેશન અને જાળવણી ખર્ચાળ હોવા છતાં, તેમની આયુષ્ય, કાર્યક્ષમતા અને ઓછી જાળવણી ખર્ચ તેમને નફાકારક લાંબા ગાળાના રોકાણ બનાવે છે.
ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇનની ડિઝાઇનમાં હાઇડ્રોડાયનેમિક સિસ્ટમનો સમાવેશ થાય છે જે સુનિશ્ચિત કરે છે ન્યૂનતમ પાણીનું નુકસાન, જે ઉચ્ચ પ્રદર્શનની ખાતરી આપે છે. વધુમાં, તેનું મજબૂત અને પ્રતિરોધક માળખું જાળવણીની જરૂરિયાતને ઘટાડે છે, જે અન્ય પ્રકારના ટર્બાઇન કરતાં નોંધપાત્ર ફાયદો છે. જેમ જેમ ટેક્નોલોજી આગળ વધે છે તેમ, નવી સામગ્રી વિકસાવવામાં આવી છે જે જાળવણીની જરૂરિયાતોને વધુ ઘટાડી દે છે, જેનાથી ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન કેટલાક દાયકાઓ સુધી ખર્ચ-અસરકારક રહી શકે છે.
ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇનની મર્યાદાઓમાંની એક તેની છે પ્રવાહમાં મોટા ફેરફારો પ્રત્યે સંવેદનશીલતા પાણીનું છે, તેથી તેને એવા વિસ્તારોમાં સ્થાપિત કરવાની ભલામણ કરવામાં આવતી નથી કે જ્યાં પ્રવાહ તીવ્રપણે બદલાઈ શકે છે.
ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇનમાં પોલાણ
ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન્સની ડિઝાઇન અને જાળવણીમાં ધ્યાનમાં લેવાનું બીજું પાસું છે પોલાણ, એક હાઇડ્રોડાયનેમિક ઘટના જે ત્યારે થાય છે જ્યારે પ્રવાહીની અંદર પોલાણ અથવા વરાળના પરપોટા રચાય છે. આ ત્યારે થાય છે જ્યારે પાણી ટર્બાઇનની તીક્ષ્ણ કિનારીઓ ઉપરથી વધુ ઝડપે પસાર થાય છે, જેના કારણે બર્નૌલીના સૂત્ર મુજબ દબાણ અસંતુલન થાય છે.
તરીકે ઓળખાય છે, રચના પરપોટા વરાળ પોલાણ, સૌથી નીચા દબાણના વિસ્તારમાંથી મુસાફરી કરો. જ્યારે વરાળ અચાનક પ્રવાહી સ્થિતિમાં પાછી આવે છે, ત્યારે પરપોટા તૂટી જાય છે અને ઊર્જા છોડે છે, જે નક્કર સપાટી પર માઇક્રોઇમ્પેક્ટ બનાવીને ટર્બાઇનની રચનાને નુકસાન પહોંચાડે છે. આ ઘટના માત્ર ટર્બાઇનની કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો કરતી નથી, પરંતુ તેના ઘટકોના વસ્ત્રોને પણ વેગ આપી શકે છે.
પોલાણ એ એક ખામી છે કારણ કે તે માઇક્રોક્રેક્સ અને દૃશ્યમાન નુકસાન, ખાસ કરીને રોટરની નજીકના વિસ્તારોમાં ઉત્પન્ન કરીને ટર્બાઇનના ઉપયોગી જીવનને ટૂંકાવી શકે છે. આ સમસ્યાને ઘટાડવા માટે, અદ્યતન સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે અને નિવારક જાળવણી તકનીકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓના સંપૂર્ણ નિયંત્રણ ઉપરાંત, આ ઘટનાનું કારણ બનેલી વિવિધતાઓને ઘટાડવા માટે.
ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇનના મુખ્ય ભાગો
ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇનમાં વિવિધ ભાગો હોય છે, જેમાંથી દરેક હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક ઊર્જાના ઉત્પાદનમાં કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે ચોક્કસ કાર્ય કરે છે:
- સર્પાકાર ચેમ્બર: આ ચેમ્બર ઇમ્પેલર તરફ સમાનરૂપે પ્રવાહીનું વિતરણ કરે છે. તેનો સર્પાકાર અથવા ગોકળગાય આકાર આવશ્યક છે, કારણ કે તે ખાતરી કરે છે કે પ્રવાહીની ગતિ તમામ બિંદુઓ પર સ્થિર રહે છે. તે સામાન્ય રીતે વિભાગમાં ગોળાકાર હોય છે, જો કે કેટલાક કિસ્સાઓમાં તે લંબચોરસ પણ હોઈ શકે છે.
- પૂર્વનિર્ધારક: નિશ્ચિત બ્લેડ દ્વારા રચાય છે જે સિસ્ટમમાં માળખાકીય કાર્ય ધરાવે છે. આ તત્વો સર્પાકાર ચેમ્બરને મજબૂત બનાવે છે અને હાઇડ્રોલિક નુકસાનને ઘટાડે છે.
- વિતરક: આ વિભાગ મૂવિંગ ગાઈડ વેનથી બનેલો છે, જે ઇમ્પેલર તરફ પાણીના પ્રવાહને નિયંત્રિત કરે છે. તેનું કાર્ય પ્રવાહને વિદ્યુત નેટવર્કમાં લોડ ભિન્નતાઓને સમાયોજિત કરવા માટે પરવાનગી આપવાનું છે, દરેક સમયે કામગીરીને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને.
- ઇમ્પેલર અથવા રોટર: આ ટર્બાઇનનું હૃદય છે, જ્યાં ઊર્જા વિનિમય થાય છે. ઇમ્પેલર પાણીની ગતિ, સંભવિત અને દબાણ ઊર્જાને યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. શાફ્ટ દ્વારા, આ યાંત્રિક ઊર્જાને વિદ્યુત જનરેટરમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે, જ્યાં તે આખરે વીજળીમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
- સક્શન ટ્યુબ: આ ટર્બાઇનમાંથી પ્રવાહીનું આઉટલેટ છે. તેનો વિસારક આકાર શૂન્યાવકાશ બનાવે છે જે ઊર્જાના તે ભાગને પુનઃપ્રાપ્ત કરવામાં મદદ કરે છે જેનો ઇમ્પેલરમાં સંપૂર્ણપણે ઉપયોગ થયો ન હતો, આમ સિસ્ટમની એકંદર કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવામાં ફાળો આપે છે.
ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન્સનું વર્ગીકરણ
ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન્સને તેમની ઓપરેટિંગ ગતિ અને માથાની લાક્ષણિકતાઓ અનુસાર વર્ગીકૃત કરી શકાય છે:
- ધીમી ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન: તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે 200 મીટરથી વધુની ઊંચાઈ કૂદવા માટે થાય છે.
- સામાન્ય ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન: 20 અને 200 મીટરની વચ્ચે, મધ્યમ ઊંચાઈ માટે સૂચવવામાં આવે છે.
- ઝડપી અને વધારાની ઝડપી ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન: નાની ઉંચાઈ કૂદકા માટે યોગ્ય, 20 મીટરથી નીચે. આ ટર્બાઇન મોટા પાણીના પ્રવાહ અને નીચા માથા માટે આદર્શ છે.
આ ટર્બાઇન્સની ડિઝાઇન માથાની લાક્ષણિકતાઓ અને દરેક ઇન્સ્ટોલેશનમાં ઉપલબ્ધ પ્રવાહના આધારે બદલાય છે. ઊર્જા કાર્યક્ષમતાને શ્રેષ્ઠ બનાવવા અને સંચાલન ખર્ચ ઘટાડવા માટે સૌથી યોગ્ય પ્રકારનું ટર્બાઇન પસંદ કરવું આવશ્યક છે.
ઉપરોક્ત માહિતીથી તમે ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન કેવી રીતે કાર્ય કરે છે, તેમની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ, ભાગો અને મર્યાદાઓને વધુ સારી રીતે સમજી શકશો. આ પ્રકારની ટર્બાઇન વિશ્વભરમાં હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર ઉત્પાદન માટે બહુમુખી, કાર્યક્ષમ અને ટકાઉ વિકલ્પ છે.