Pelton turbiini, joka tunnetaan myös tangentiaalinen hydraulinen pyörä tai Pelton pyörä, keksi American Lester Allen Pelton 1870-luvulla. Vaikka useita erilaisia turbiinien luotiin ennen Pelton tyyppi, tämä on edelleen eniten käytetty tällä hetkellä sen tehokkuuden puolesta.
Se on impulssiturbiini tai hydraulinen turbiini, jonka rakenne on yksinkertainen ja kompakti, pyörän muotoinen, ja se muodostuu pääosin kauhoista, deflektoreista tai jaetuista liikkuvista teristä, jotka sijaitsevat kehän ympärillä.
Terät voidaan sijoittaa erikseen tai kiinnittää keskiöön, tai koko pyörä voidaan asentaa yhdeksi kokonaisuudeksi. Toimiakseen se muuntaa nesteen energian liikkeelle, joka syntyy, kun nopea vesisuihku osuu liikkuviin siipiin aiheuttaen sen pyörimisen ja toiminnan alkamisen.
Sitä käytetään yleensä sähkön tuottamiseen vesivoimalaitoksissa, joissa käytettävissä oleva vesisäiliö sijaitsee tietyllä korkeudella turbiinin yläpuolella.
Historia
Hydraulipyörät syntyivät ensimmäisistä pyöristä, joita käytettiin veden vetämiseen jokista ja joita liikutettiin ihmisen tai eläimen ponnisteluilla.
Nämä pyörät ovat peräisin 2. vuosisadalta eKr., Kun melat lisättiin pyörän kehään. Hydraulipyöriä alettiin käyttää, kun löydettiin mahdollisuus valjastaa virtaenergia muiden koneiden, nykyisin turbiinijärjestelmien tai hydraulisten koneiden, käyttämiseksi.
Pelton-tyyppinen impulssiturbiini ilmestyi vasta vuoteen 1870, jolloin amerikkalaisesta alkuperästä peräisin oleva kaivosmies Lester Allen Pelton otti käyttöön ensimmäisen pyörillä vedenvetoisen mekanismin, samanlainen kuin mylly, ja sitten hän käytti höyrykoneita.
Nämä mekanismit alkoivat epäonnistua toiminnassaan. Sieltä Pelton keksi idean suunnitella hydrauliset pyörät, joiden terät tai terät antavat veden iskun suurella nopeudella.
Hän havaitsi, että suihku iski terien reunaan eikä niiden keskelle ja seurauksena veden virtaus poistui päinvastaiseen suuntaan ja turbiini kiihtyi muuttuen tehokkaammaksi menetelmäksi. Tämä tosiasia perustuu periaatteeseen, jolla suihkun tuottama kineettinen energia säilyy ja sitä voidaan käyttää tuottamaan sähköenergiaa.
Peltonia pidetään vesivoiman isänä merkittävästä panoksestaan vesivoiman kehittämiseen ympäri maailmaa. Hänen keksintönsä 1870-luvun lopulla, jonka itse nimitti Pelton Runner, tunnustettiin tehokkaimmaksi impulssiturbiinisuunnitteluksi.
Myöhemmin Lester Pelton patentoi pyöränsä ja perusti vuonna 1888 Pelton Water Wheel Company San Franciscossa. "Pelton" on yrityksen tuotemerkki, mutta termiä käytetään samanlaisten impulssiturbiinien tunnistamiseen.
Myöhemmin syntyi uusia malleja, kuten vuonna 1919 patentoitu Turgo-turbiini ja Pelton-pyörämallin innoittama Banki-turbiini.
Pelton-turbiinin toiminta
Turbiineja on kahta tyyppiä: reaktioturbiini ja impulssiturbiini. Reaktioturbiinissa tyhjennys tapahtuu suljetun kammion paineessa; esimerkiksi yksinkertainen puutarha sprinkleri.
Kun Pelton-tyyppisessä impulssiturbiinissa pyörän kehällä olevat kauhat vastaanottavat vettä suoraan suurella nopeudella, ne ajavat turbiinin pyörimisliikettä muuttaen kineettisen energian dynaamiseksi energiaksi.
Vaikka reaktioturbiinissa käytetään sekä kineettistä energiaa että paineenergiaa, ja vaikka kaikki impulssiturbiinissa toimitettu energia onkin kineettistä, kummankin turbiinin toiminta riippuu siis veden nopeuden muutoksesta, niin, että se kohdistaa dynaamisen voiman mainittuun pyörivään elementtiin.
hakemus
Markkinoilla on laaja valikoima erikokoisia turbiineja, mutta Pelton-tyyppistä turbiinia suositellaan käytettäväksi korkeudessa noin 300 metriä - noin 700 metriä tai enemmän.
Pieniä turbiineja käytetään kotitalouskäyttöön. Veden nopeuden tuottaman dynaamisen energian ansiosta se pystyy tuottamaan helposti sähköenergiaa siten, että näitä turbiineja käytetään enimmäkseen vesivoimalaitosten toimintaan.
Esimerkiksi Bieudronin vesivoimalaitos Grande Dixengen patokompleksissa, joka sijaitsee Sveitsin Alpeilla Valais-kantonissa, Sveitsissä.
Tämä tehdas aloitti tuotantonsa vuonna 1998, ja sillä oli kaksi maailman ennätystapaa: sillä on maailman tehokkain Pelton-turbiini ja korkein pää, jota käytetään vesivoiman tuottamiseen.
Laitoksessa on kolme Pelton-turbiinia, joista jokainen toimii noin 1 869 metrin korkeudella ja virtausnopeus 25 kuutiometriä sekunnissa. Tehokkuus on yli 92%.
Joulukuussa 2000 Bieudronin Pelton-turbiineja syöttävän Cleuson-Dixence-padon portti rikkoutui noin 1 234 metriä pakottaen voimalaitoksen sammuttamaan.
Murtuma oli 9 metriä pitkä ja 60 senttimetriä leveä, minkä seurauksena virtaus murtuman läpi ylitti 150 kuutiometriä sekunnissa, ts. Se vapautti nopeasti suuren määrän vettä nopeasti korkeassa paineessa, tuhoaen sen kulku noin 100 hehtaaria laitumia, hedelmätarhoja, metsiä, alueen ympärillä olevien erilaisten mökkien ja latojen pesu.
He tutkivat onnettomuuden laajan tutkimuksen, minkä seurauksena he suunnittelivat lähes kokonaan kynän. Murtuman perimmäinen syy on edelleen tuntematon.
Uudelleensuunnittelu vaati parannuksia putken vuoraukseen ja maaperän parantamista kynän ympärillä veden virtauksen vähentämiseksi putken ja kallion välillä.
Vaurioitunut kynän osa ohjattiin edellisestä sijainnista uuden, entistä vakaamman kiven löytämiseksi. Uudelleen suunnitellun portin rakentaminen saatiin päätökseen vuonna 2009.
Bieudron-laitos ei ollut toiminnassa tämän onnettomuuden jälkeen, ennen kuin se oli täysin toiminnassa tammikuussa 2010.
Viitteet
- Penton-pyörä. Wikipedia, ilmainen tietosanakirja. Palautettu: en.wikipedia.org
- Pelton-turbiini. Wikipedia, ilmainen tietosanakirja. Palautettu osoitteesta es.wikipedia.org
- Lester Allen Pelton. Wikipedia, ilmainen tietosanakirja. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org
- Bieudronin vesivoimalaitos. Wikipedia, ilmainen tietosanakirja. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org
- Pelton- ja Turgo-turbiinit. Uusiutuvat ensin. Palautettu uusiutuvien energialähteiden ensisivustolta
- Hanania J., Stenhouse K. ja Jason Donev J. Pelton Turbine. Energiakasvatuksen tietosanakirja. Palautettu energiakoulutuksesta.ca
- Pelton-turbiini - työ- ja suunnittelunäkökohdat. Opi tekniikka. Palautettu osoitteesta Learnengineering.org
- Hydrauliset turbiinit. Power Machines OJSC. Palautettu osoitteesta power-m.ru/es/
- Pelton-pyörä. Hartvigsen Hydro. Palautettu osoitteesta h-hydro.com
- Bolinaga JJ Nesteiden alkuainemekaniikka. Andres Bellon katolinen yliopisto. Caracas, 2010. Sovellukset hydraulisiin koneisiin. 298.
- Linsley RK ja Franzini JB Hydraulisten resurssien suunnittelu. CECSA. Hydrauliset koneet. Luku 12. 399-402, 417.
- Wylie S. Nesteiden mekaniikka. McGraw Hill. Kuudes painos. Turbiinikäyttöisten teoria. 531-532.