Den Pelton turbinen , även känd som tangerar hydrauliska hjul eller Pelton hjulet uppfanns av den amerikanska Lester Allen Pelton på 1870-talet. Även om flera typer av turbiner skapades innan typ Pelton, är detta fortfarande den mest använda för närvarande för dess effektivitet.
Det är en impulsturbin eller hydraulisk turbin som har en enkel och kompakt design, har formen av ett hjul, huvudsakligen sammansatt av skopor, avböjare eller delade rörliga blad, belägna runt dess periferi.
Bladen kan placeras individuellt eller fästas vid det centrala navet, eller så kan hela hjulet monteras i ett komplett stycke. För att fungera konverterar den vätskans energi till rörelse, som genereras när en höghastighetsstråle träffar de rörliga bladen, vilket får den att rotera och börja arbeta.
Det används vanligtvis för att producera elektricitet i vattenkraftverk, där den tillgängliga vattenbehållaren är belägen i en viss höjd över turbinen.
Historia
Hydrauliska hjul föddes från de första hjulen som användes för att dra vatten från floderna och förflyttades av ansträngningar från människor eller djur.
Dessa hjul går tillbaka till 2000-talet f.Kr., då paddlar lades till omkretsen av hjulet. Hydrauliska hjul började användas när man upptäckte möjligheten att utnyttja strömmarnas energi för att använda andra maskiner, idag kända som turbomachines eller hydrauliska maskiner.
Impulsturbinen av Pelton-typen visade sig inte förrän 1870, då gruvarbetaren Lester Allen Pelton av amerikanskt ursprung implementerade den första mekanismen med hjul för att dra vatten, liknande en fabrik, sedan implementerade han ångmotorer.
Dessa mekanismer började misslyckas i sin verksamhet. Därifrån kom Pelton på idén att designa hydrauliska hjul med blad eller knivar som får stöten av vatten i hög hastighet.
Han observerade att strålen slog i kanten av bladen istället för i deras centrum och som ett resultat av att vattenflödet gick ut i omvänd riktning och turbinen påskyndades och blev en mer effektiv metod. Detta faktum är baserat på principen med vilken den kinetiska energin som produceras av strålen bevaras och kan användas för att generera elektrisk energi.
Pelton anses vara vattenkraftens far för hans betydande bidrag till utvecklingen av vattenkraft runt om i världen. Hans uppfinning i slutet av 1870-talet, som han själv kallade Pelton Runner, erkändes som den mest effektiva impulsturbinkonstruktionen.
Senare patenterade Lester Pelton sitt hjul och bildade 1888 Pelton Water Wheel Company i San Francisco. "Pelton" är ett varumärke för företagets produkter, men termen används för att identifiera liknande impulsturbiner.
Senare framkom nya mönster, till exempel Turgo-turbinen som patenterades 1919 och Banki-turbinen inspirerad av Pelton-hjulmodellen.
Drift av Pelton-turbinen
Det finns två typer av turbiner: reaktionsturbin och impulsturbin. I en reaktionsturbin sker dräneringen under trycket från en stängd kammare; till exempel en enkel trädgårdsspridare.
I Pelton-impulsturbinen, när skoporna som är placerade på periferin av hjulet direkt tar emot vattnet med hög hastighet, driver de turbinens rotationsrörelse och omvandlar den kinetiska energin till dynamisk energi.
Även om både kinetisk energi och tryckenergi används i reaktionsturbinen, och även om all energi som levereras i en impulsturbin är kinetisk, beror därför driften av båda turbinerna på en förändring i vattnets hastighet, så att den utövar en dynamisk kraft på nämnda roterande element.
Ansökan
Det finns ett stort urval av turbiner i olika storlekar på marknaden, men det rekommenderas att använda Pelton-turbinen i höjder från 300 meter till cirka 700 meter eller mer ungefär.
Små turbiner används för hushållsändamål. Tack vare den dynamiska energin som genereras av vattnets hastighet kan den enkelt producera elektrisk energi på ett sådant sätt att dessa turbiner mest används för drift av vattenkraftverk.
Till exempel Bieudron vattenkraftverk i dammkomplekset Grande Dixence som ligger i de schweiziska Alperna i kantonen Valais, Schweiz.
Denna anläggning inledde sin produktion 1998 med två världsrekord: den har den mest kraftfulla Pelton-turbinen i världen och det högsta huvudet som används för att producera vattenkraft.
Anläggningen har tre Pelton-turbiner, var och en av dem arbetar på en höjd av cirka 1869 meter och en flödeshastighet på 25 kubikmeter per sekund och arbetar med en effektivitet större än 92%.
I december 2000 brast grinden till Cleuson-Dixence-dammen, som matar Pelton-turbinerna vid Bieudron, på cirka 1 234 meter, vilket tvingade stängningen av kraftverket.
Brottet var 9 meter långt med 60 centimeter bredt, vilket orsakade att flödet genom brottet översteg 150 kubikmeter per sekund, det vill säga den hade en snabb frisättning av en stor mängd vatten vid högt tryck och förstörde dess passage cirka 100 hektar betesmarker, fruktträdgårdar, skogar, tvätt av olika stugor och ladugårdar runt detta område.
De genomförde en stor utredning av olyckan, vilket resulterade i att de nästan fullständigt omarbetade pennstocken. Orsaken till brottet är fortfarande okänd.
Omarbetningen krävde förbättringar av rörfodret och markförbättring runt stiftet för att minska flödet av vatten mellan röret och berget.
Den skadade delen av pennstocken omdirigerades från den tidigare platsen för att hitta ny berg som var mer stabil. 2009 påbörjades konstruktionen av den ombyggda grinden.
Bieudron-anläggningen var inte i drift efter denna olycka förrän den var i drift i januari 2010.
referenser
- Penton Wheel. Wikipedia, den fria encyklopedin. Återställd: en.wikipedia.org
- Pelton-turbin. Wikipedia, den fria encyklopedin. Återställs från es.wikipedia.org
- Lester Allen Pelton. Wikipedia, den fria encyklopedin. Återställs från en.wikipedia.org
- Bieudron vattenkraftverk. Wikipedia, den fria encyklopedin. Återställs från en.wikipedia.org
- Pelton och Turgo-turbiner. Förnybar energi först. Återställs från förnybara energiföretag
- Hanania J., Stenhouse K. och Jason Donev J. Pelton Turbine. Encyclopedia för energiutbildning. Återställdes från energyeducation.ca
- Pelton Turbine - Arbets- och designaspekter. Lär dig teknik. Återställs från learningengineering.org
- Hydrauliska turbiner. Strömmaskiner OJSC. Återställdes från power-m.ru/es/
- Pelton Wheel. Hartvigsen Hydro. Återställs från h-hydro.com
- Bolinaga JJ Elemental Mechanics of Fluids. Andres Bello Katolska universitet. Caracas, 2010. Applications to Hydraulic Machines. 298.
- Linsley RK och Franzini JB Hydraulic Resources Engineering. CECSA. Hydrauliska maskiner. Kapitel 12. 399-402, 417.
- Wylie S. Fluidmekanik. McGraw Hill. Sjätte upplagan. Turbomachines teori. 531-532.