Pelton turbin: historie, drift, applikasjon

Pelton-turbinen, også kjent som tangential vannhjul eller Pelton-hjul, ble oppfunnet av den amerikanske Lester Allen Pelton på 1870-tallet. Selv om flere typer turbiner ble opprettet før Pelton-typen, er den fortsatt den mest brukte. for tiden for effektiviteten.

Det er en turbin av impuls eller hydraulisk turbin som har en enkel og kompakt design, har en hjulform, som hovedsakelig består av skuffer, deflektorer eller delt mobile skovler, plassert rundt omkretsen.

Bladene kan plasseres individuelt eller festes til sentralnavet, eller hele hjulet kan plasseres i et enkelt komplett stykke. For å jobbe, konverterer det væskens energi til bevegelse, som genereres når en vannstråle med høy hastighet rammer de bevegelige bladene som får den til å snu og begynne å fungere.

Det er vanligvis brukt til å produsere elektrisitet i vannkraftverk, hvor den tilgjengelige vanntanken ligger i en viss høyde over turbinen.

historie

De hydrauliske hjulene ble født fra de første hjulene som ble brukt til å trekke vann fra elvene og ble flyttet av menneskets eller dyrs innsats.

Disse hjulene går tilbake til det andre århundre f.Kr., da de la padler til hjulets omkrets. Hydrauliske hjul begynte å bli brukt, da det ble oppdaget muligheten for å utnytte strømmenes energi til å betjene andre maskiner, nå kjent som turbomachinery eller hydrauliske maskiner.

Pelton-impulsturbinen viste ikke utseende før 1870, da miner Lester Allen Pelton av amerikansk opprinnelse implementerte den første mekanismen med hjul for å tegne vann, lik en møll, og deretter implementerte dampmotorer.

Disse mekanismene begynte å presentere feil i deres drift. Derfra tenkte Pelton på å designe hydrauliske hjul med kniver eller padler som mottar støtet av vann med høy hastighet.

Han observerte at strålen traff kanten av padlene i stedet for i sentrum og som følge av at strømmen av vann igjen i omvendt retning og turbin kjøpte mer fart og ble en mer effektiv metode. Dette faktum er basert på prinsippet om at den kinetiske energien som produseres av strålen, blir konservert og kan brukes til å generere elektrisk energi.

Pelton regnes som far til vannkraft, for sitt betydelige bidrag til utviklingen av vannkraft over hele verden. Hans oppfinnelse på slutten av 1870-tallet, kalt av seg selv som Pelton Runner, ble anerkjent som den mest effektive utformingen av impulsturbinen.

Senere patenterte Lester Pelton sitt hjul og i året 1888 dannet Pelton Water Wheel Company i San Francisco. "Pelton" er et registrert varemerke for selskapets produkter, men begrepet brukes til å identifisere lignende impulsturbiner.

Deretter ble det utviklet nye konstruksjoner, som Turgo turbinen ble patentert i 1919, og Banki turbinen inspirert av Pelton hjulmodellen.

Drift av Pelton turbin

Det finnes to typer turbiner: reaksjonsturbin og impulsturbin. I en reaksjonsturbin utføres avløpet under trykk av et lukket kammer; for eksempel en enkel hage sprinkler.

Ved pulsturbinen i Pelton, når bukene som befinner seg på hjulets periferi, mottar vannet direkte ved høy hastighet, aktiverer de turbinens rotasjonsbevegelse, og omdanner den kinetiske energien til dynamisk energi.

Selv om både den kinetiske energi og trykkenergien blir brukt i reaksjonsturbinen, og selv om all energi som leveres i en pulsturbin er kinetisk, vil derfor driften av begge turbiner avhenge av en endring i vannets hastighet, slik at den utøver en dynamisk kraft i dette roterende elementet.

søknad

Det finnes et stort utvalg av turbiner i forskjellige størrelser på markedet, men det anbefales å bruke Pelton-typen turbine i høyder fra 300 meter til ca 700 meter eller mer.

Små turbiner brukes til husholdningsbruk. Takket være den dynamiske energien som genereres av vannhastigheten, kan den lett produsere elektrisk energi på en slik måte at disse turbene mest brukes til drift av vannkraftverk.

For eksempel, Bieudron vannkraftverk i Grande Dixence dammen komplekset ligger i de sveitsiske Alpene i Kanton av Valais, Sveits.

Denne fabrikken begynte sin produksjon i 1998 med to verdensrekorder: Den har den kraftigste Pelton-turbinen i verden og det høyeste hodet som brukes til å produsere vannkraft.

Anlegget har tre Pelton turbiner, som hver opererer i en høyde på ca 1869 meter og en strømningshastighet på 25 kubikkmeter per sekund, og arbeider med en effektivitet større enn 92%.

I desember 2000 brøt porten til Cleuson-Dixence Dam, som strømmer til Pelton turbiner i Bieudron, på 1234 meter, og tvingte lukkingen av kraftverket.

Rupturen var 9 meter lang med 60 cm bred, noe som førte til at strømmen gjennom brudd var over 150 kubikkmeter per sekund, det vil si at den hadde en rask utløsning av mye vann ved høyt trykk, ødeleggende dens passasje 100 hektar omtrent av beite, frukthager, skoger, vasking av flere hytter og låger ligger rundt dette området.

De gjorde en stor undersøkelse om ulykken, som et resultat av nesten fullstendig ombygging av tvangsrøret. Grunnårsaken til bruddet er fortsatt ukjent.

Redesignet krevde forbedringer i foringen av røret og forbedring av jorda rundt tvangsrøret for å redusere vannstrømmen mellom røret og fjellet.

Den skadede delen av tvangsrøret ble omdirigert fra forrige plassering for å finne ny stein som var mer stabil. Den omformede gatekonstruksjonen ble ferdigstilt i 2009.

Bieudron-anlegget var ikke i drift etter denne ulykken før den fullstendig gjenopptok sin virksomhet i januar 2010.