Turbina Pelton , znany również jako stycznej koła hydraulicznego lub Pelton koła, został wynaleziony przez amerykańskiego Lester Allen Pelton w 1870. Chociaż kilka typów turbin zostały utworzone przed typu Pelton, jest nadal najczęściej stosowanym obecnie ze względu na jego skuteczność.
Jest to turbina impulsowa lub hydrauliczna, która ma prostą i zwartą konstrukcję, ma kształt koła złożonego głównie z czerpaków, deflektorów lub dzielonych ruchomych łopatek, rozmieszczonych wokół jej obrzeża.
Ostrza można ustawiać pojedynczo lub mocować do piasty centralnej lub całe koło można zamontować w jednym kompletnym elemencie. Aby funkcjonować, przekształca energię płynu w ruch, który jest generowany, gdy szybki strumień wody uderza w poruszające się łopatki, powodując ich obrót i rozpoczęcie pracy.
Zwykle jest używany do produkcji energii elektrycznej w elektrowniach wodnych, gdzie dostępny zbiornik wodny znajduje się na określonej wysokości nad turbiną.
Historia
Koła hydrauliczne zrodziły się z pierwszych kół, które służyły do czerpania wody z rzek i były poruszane wysiłkiem człowieka lub zwierząt.
Koła te pochodzą z II wieku pne, kiedy na obwodzie koła dodano łopatki. Koła hydrauliczne zaczęto stosować, gdy odkryto możliwość wykorzystania energii prądów do obsługi innych maszyn, zwanych dziś maszynami wirnikowymi lub maszynami hydraulicznymi.
Turbina impulsowa typu Peltona pojawiła się dopiero w 1870 roku, kiedy to górnik Lester Allen Pelton pochodzenia amerykańskiego wdrożył pierwszy mechanizm z kołami do poboru wody, podobny do młyna, a następnie wdrożył silniki parowe.
Mechanizmy te zaczęły zawodzić w swoim działaniu. Stamtąd Pelton wpadł na pomysł zaprojektowania kół hydraulicznych z ostrzami lub ostrzami, które są narażone na wstrząs wody przy dużej prędkości.
Zauważył, że strumień uderzał w krawędź łopatek zamiast w ich środek, w wyniku czego strumień wody wychodził w odwrotnym kierunku, a turbina przyspieszyła, czyniąc ją bardziej wydajną metodą. Fakt ten opiera się na zasadzie, dzięki której energia kinetyczna wytwarzana przez strumień jest zachowywana i może być wykorzystana do generowania energii elektrycznej.
Pelton jest uważany za ojca energetyki wodnej ze względu na jego znaczący wkład w rozwój energetyki wodnej na całym świecie. Jego wynalazek z końca lat 70. XIX wieku, nazwany przez niego Pelton Runner, został uznany za najbardziej efektywny projekt turbiny impulsowej.
Później Lester Pelton opatentował swoje koło iw 1888 roku założył firmę Pelton Water Wheel w San Francisco. „Pelton” jest znakiem towarowym produktów tej firmy, ale termin ten jest używany do identyfikacji podobnych turbin impulsowych.
Później pojawiły się nowe konstrukcje, takie jak turbina Turgo opatentowana w 1919 roku oraz turbina Banki inspirowana modelem koła Peltona.
Działanie turbiny Peltona
Istnieją dwa typy turbin: turbina reakcyjna i turbina impulsowa. W turbinie reakcyjnej drenaż odbywa się pod ciśnieniem zamkniętej komory; na przykład prosty zraszacz ogrodowy.
W turbinie impulsowej typu Peltona, gdy kubełki umieszczone na obrzeżu koła bezpośrednio pobierają wodę z dużą prędkością, napędzają ruch obrotowy turbiny, zamieniając energię kinetyczną na energię dynamiczną.
Chociaż w turbinie reakcyjnej wykorzystywana jest zarówno energia kinetyczna, jak i energia ciśnienia, i chociaż cała energia dostarczana w turbinie impulsowej jest kinetyczna, to praca obu turbin zależy od zmiany prędkości wody, tak, że wywiera dynamiczną siłę na wymieniony obracający się element.
Podanie
Na rynku istnieje duża różnorodność turbin o różnych wielkościach, jednak zaleca się stosowanie turbiny typu Peltona na wysokości od 300 metrów do około 700 metrów lub więcej w przybliżeniu.
Małe turbiny są wykorzystywane do celów domowych. Dzięki dynamicznej energii generowanej przez prędkość wody może z łatwością wytwarzać energię elektryczną w taki sposób, że turbiny te są najczęściej wykorzystywane do pracy elektrowni wodnych.
Na przykład elektrownia wodna Bieudron w kompleksie zapór Grande Dixence położonym w Alpach Szwajcarskich w kantonie Valais w Szwajcarii.
Zakład ten rozpoczął produkcję w 1998 roku, z dwoma światowymi rekordami: ma najpotężniejszą turbinę Peltona na świecie i najwyższą głowicę używaną do produkcji energii wodnej.
W obiekcie znajdują się trzy turbiny Peltona, z których każda pracuje na wysokości około 1869 metrów i przepływie 25 metrów sześciennych na sekundę, pracując z wydajnością powyżej 92%.
W grudniu 2000 r. Brama tamy Cleuson-Dixence, która zasila turbiny Peltona w Bieudronie, pękła na wysokości około 1234 metrów, co wymusiło wyłączenie elektrowni.
Pęknięcie miało 9 metrów długości i 60 centymetrów szerokości, powodując przepływ przez pęknięcie przekraczający 150 metrów sześciennych na sekundę, to znaczy miało szybkie uwolnienie dużej ilości wody pod wysokim ciśnieniem, niszcząc jego przejście około 100 hektarów pastwisk, sadów, lasów, mycie różnych chat i stodół znajdujących się na tym terenie.
Przeprowadzili szeroko zakrojone dochodzenie w sprawie wypadku, w wyniku którego prawie całkowicie przeprojektowali rurociąg. Przyczyna pęknięcia jest nadal nieznana.
Przeprojektowanie wymagało ulepszenia wykładziny rurowej i poprawy gruntu wokół rurociągu, aby zmniejszyć przepływ wody między rurą a skałą.
Uszkodzony odcinek rurociągu został przekierowany z poprzedniego miejsca w celu znalezienia nowej, bardziej stabilnej skały. Budowa przeprojektowanej bramy została zakończona w 2009 roku.
Obiekt Bieudron nie działał po tym wypadku, dopóki nie osiągnął pełnej sprawności w styczniu 2010 roku.
Bibliografia
- Koło Penton. Wikipedia, wolna encyklopedia. Odzyskane: en.wikipedia.org
- Turbina Peltona. Wikipedia, wolna encyklopedia. Odzyskany z es.wikipedia.org
- Lester Allen Pelton. Wikipedia, wolna encyklopedia. Odzyskany z en.wikipedia.org
- Elektrownia Wodna Bieudron. Wikipedia, wolna encyklopedia. Odzyskany z en.wikipedia.org
- Turbiny Peltona i Turgo. Najpierw odnawialne źródła energii. Odzyskany z odnawialnych źródeł energii
- Hanania J., Stenhouse K. i Jason Donev J. Pelton Turbine. Encyklopedia edukacji energetycznej. Odzyskane z energyeducation.ca
- Turbina Peltona - aspekty robocze i projektowe. Dowiedz się inżynierii. Odzyskany z learnengineering.org
- Turbiny hydrauliczne. Maszyny energetyczne OJSC. Odzyskany z power-m.ru/es/
- Koło Peltona. Hartvigsen Hydro. Odzyskany z h-hydro.com
- Bolinaga JJ Elementarna mechanika płynów. Katolicki Uniwersytet Andres Bello. Caracas, 2010. Zastosowania do maszyn hydraulicznych. 298.
- Linsley RK i Franzini JB Hydraulic Resources Engineering. CECSA. Maszyny hydrauliczne. Rozdział 12. 399-402, 417.
- Wylie S. Mechanics of Fluids. McGraw Hill. Szósta edycja. Teoria maszyn turbinowych. 531-532.