Pelton turbina , znan tudi kot obodno hidravličnim volanom ali Pelton kolo, ki ga je izumil ameriški Lester Allen Pelton v 1870. Čeprav je bilo več vrst turbin, ki so nastala pred vrsto Pelton, da je to še vedno najpogosteje uporabljena trenutno zaradi njegove učinkovitosti.
To je impulzna turbina ali hidravlična turbina, ki ima preprosto in kompaktno zasnovo, ima obliko kolesa, sestavljeno večinoma iz vedrov, deflektorjev ali deljenih premičnih lopatic, nameščenih okoli njenega oboda.
Rezila so lahko nameščena posamično ali pritrjena na osrednje pesto ali pa je celotno kolo lahko nameščeno v enem celotnem kosu. Za delovanje pretvori energijo tekočine v gibanje, ki nastane, ko hitri curek vode zadene gibljiva rezila, zaradi česar se ta vrti in začne delovati.
Običajno se uporablja za proizvodnjo električne energije v hidroelektrarnah, kjer je razpoložljivi rezervoar za vodo na določeni višini nad turbino.
Zgodovina
Hidravlična kolesa so se rodila iz prvih koles, ki so bila uporabljena za črpanje vode iz rek in so jih premikali s trudom človeka ali živali.
Ta kolesa segajo v 2. stoletje pred našim štetjem, ko so na obod koles dodali vesla. Hidravlična kolesa so se začela uporabljati, ko je bila odkrita možnost izkoriščanja energije tokov za delovanje drugih strojev, ki jih danes poznamo pod imenom turbomatri ali hidravlični stroji.
Impulzna turbina tipa Pelton se je pojavila šele leta 1870, ko je rudar Lester Allen Pelton ameriškega porekla izvedel prvi mehanizem s kolesi za črpanje vode, podobno kot mlin, nato pa je implementiral parne stroje.
Ti mehanizmi so pri svojem delovanju začeli propadati. Od tam je Pelton prišel na idejo, da bi oblikoval hidravlična kolesa z rezili ali rezili, ki z veliko hitrostjo sprejemajo šok vode.
Opazil je, da je curek udaril ob rob lopatic namesto v njihovo sredino, zaradi česar je vodni tok segal v obratni smeri, turbina pa se je pospešila, zato je postala učinkovitejša metoda. To dejstvo temelji na načelu, po katerem se kinetična energija, ki jo proizvaja curek, ohranja in se lahko uporablja za pridobivanje električne energije.
Pelton velja za očeta hidroelektrarne zaradi svojega pomembnega prispevka k razvoju hidroelektrarne po vsem svetu. Njegov izum v poznih 1870-ih, ki ga je poimenoval Pelton Runner, je bil prepoznan kot najučinkovitejša zasnova impulznih turbin.
Pozneje je Lester Pelton patentiral svoje kolo in leta 1888 ustanovil podjetje Pelton Water Wheel Company v San Franciscu. "Pelton" je blagovna znamka izdelkov te družbe, vendar se ta izraz uporablja za identifikacijo podobnih impulznih turbin.
Pozneje so se pojavili novi modeli, kot sta turgo turbina, ki je bila patentirana leta 1919, in turbina Banki, ki jo je navdihnil model koles Pelton.
Delovanje turbine Pelton
Obstajata dve vrsti turbin: reakcijska turbina in impulzna turbina. V reakcijski turbini odtok poteka pod pritiskom zaprte komore; na primer preprosta vrtna brizgalna.
V impulzni turbini tipa Pelton, ko vedra, nameščena na obodu kolesa, neposredno sprejemajo vodo z veliko hitrostjo, poganja rotacijsko gibanje turbine, ki kinetično energijo pretvori v dinamično energijo.
Čeprav se v reakcijski turbini uporabljata tako kinetična kot tlačna energija in čeprav je vsa energija, ki se oddaja v impulzni turbini, kinetična, je zato delovanje obeh turbin odvisno od spremembe hitrosti vode oz. tako da deluje dinamično silo na omenjeni vrtljivi element.
Uporaba
Na trgu je veliko turbin različnih velikosti, vendar je priporočljivo uporabljati turbino tipa Pelton na višinah od 300 metrov do približno 700 metrov ali več.
Majhne turbine se uporabljajo za domače namene. Zahvaljujoč dinamični energiji, ki jo ustvarja hitrost vode, lahko brez težav proizvede električno energijo na tak način, da se te turbine večinoma uporabljajo za delovanje hidroelektrarn.
Na primer hidroelektrarna Bieudron v kompleksu jezu Grande Dixence, ki se nahaja v švicarskih Alpah v kantonu Valais v Švici.
Ta elektrarna je začela proizvodnjo leta 1998 z dvema svetovnima rekordoma: ima najmočnejšo Peltonovo turbino na svetu in najvišjo glavo, ki se uporablja za proizvodnjo hidroelektrarne.
V objektu so tri Peltonove turbine, od katerih vsaka deluje na višini približno 1869 metrov in pretoku 25 kubičnih metrov na sekundo, pri čemer je učinkovitost večja od 92%.
Decembra 2000 so se na približno 1.244 metrih zrušila vrata jezu Cleuson-Dixence, ki napaja turbine Pelton v Bieudronu, zaradi česar je bila elektrarna zaprta.
Razkorak je bil dolg 9 metrov, širok 60 centimetrov, zaradi česar je pretok skozi razpoko presegel 150 kubičnih metrov na sekundo, torej je imel hitro sproščanje velike količine vode pri visokem tlaku, kar uničuje njegov prehod je približno 100 hektarjev pašnikov, sadovnjakov, gozdov, umivanje različnih brunaric in skedenj, ki se nahajajo na tem območju.
Opravili so veliko preiskavo nesreče, zaradi česar so skoraj v celoti prenovili pot. Glavni vzrok rupture še vedno ni znan.
S prenovo so bile potrebne izboljšave oblog cevi in izboljšanje tal okoli pregrade, da se zmanjša pretok vode med cevjo in skalo.
Poškodovani odsek predela je bil preusmerjen s prejšnje lokacije, da bi našli novo skalo, ki je bila bolj stabilna. Gradnja na prenovljenih vratih je bila končana leta 2009.
Objekt Bieudron po tej nesreči ni deloval, dokler ni januarja 2010 v celoti začel delovati.
Reference
- Penton kolo. Wikipedija, brezplačna enciklopedija. Obnovljeno: en.wikipedia.org
- Peltonova turbina. Wikipedija, brezplačna enciklopedija. Pridobljeno z es.wikipedia.org
- Lester Allen Pelton. Wikipedija, brezplačna enciklopedija. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org
- Hidroelektrarna Bieudron. Wikipedija, brezplačna enciklopedija. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org
- Turbine Pelton in Turgo. Najprej obnovljivi viri energije. Pridobljeno iz obnovljivih virov energije.si
- Hanania J., Stenhouse K. in Jason Donev J. Pelton Turbine. Enciklopedija energetske vzgoje. Obnovljeno iz energyeducation.ca
- Peltonova turbina - vidiki dela in oblikovanja. Naučite se inženiringa. Pozdravljeno s strani Learnengineering.org
- Hidravlične turbine. Power Machine OJSC. Obnovljeno od power-m.ru/es/
- Peltonovo kolo. Hartvigsen Hydro. Pridobljeno s strani h-hydro.com
- Bolinaga JJ Elementarna mehanika tekočin. Katoliška univerza Andres Bello. Caracas, 2010. Uporaba na hidravličnih strojih. 298.
- Linsley RK in Franzini JB Hydraulic Resources Engineering. CECSA. Hidravlični stroji. 12. poglavje 399–402, 417.
- Wylie S. Mehanika tekočin. McGraw Hill. Šesta izdaja. Teorija turbomatinov. 531-532.