Pelton türbini: tarihçesi, işleyişi, uygulama

Teğet su çarkı veya Pelton çarkı olarak da bilinen Pelton türbini, 1870'lerde Amerikan Lester Allen Pelton tarafından icat edildi, Pelton tipinden önce çeşitli türbin türleri oluşturulmuş olmasına rağmen, hala en yaygın kullanılanı. şu anda etkinliği için.

Basit ve kompakt bir tasarıma sahip, çoğunlukla çevresinde, çevresinde bulunan kovalardan, deflektörlerden veya bölünmüş hareketli kanatlardan oluşan bir tekerlek şekline sahip bir itici veya hidrolik türbinin türbinidir.

Bıçaklar ayrı ayrı yerleştirilebilir veya merkezi göbeğe tutturulabilir veya tekerleğin tamamı tek bir parçaya yerleştirilebilir. Çalışmak için, akışkanın enerjisini yüksek hızda bir su jeti hareket eden bıçaklara çarptığında dönmesine ve çalışmaya başlamasına neden olan harekete dönüştürür.

Genellikle mevcut su deposunun türbinin üzerinde belirli bir yükseklikte bulunduğu hidroelektrik santrallerinde elektrik üretmek için kullanılır.

tarih

Hidrolik tekerlekler, nehirlerden su çekmek için kullanılan ilk tekerleklerden doğmuştur ve insan veya hayvanların çabasıyla hareket ettirilmiştir.

Bu jantlar, MÖ 2. yy'a kadar uzanmakta ve çarkın çevresine kepçeler eklemektedir. Şu anda türbomachinery veya hidrolik makineler olarak bilinen diğer makineleri çalıştırmak için akımların enerjisinden yararlanma olasılığı keşfedildiğinde, hidrolik tekerlekler kullanılmaya başlandı.

Pelton itiş türbini, 1870 yılına kadar ortaya çıkmadı, ABD kökenli madenci Lester Allen Pelton, değirmene benzer şekilde su çekmek için tekerleklerle ilk mekanizmayı uyguladıktan sonra bir buhar makinesini uyguladı.

Bu mekanizmalar operasyonlarında başarısızlıklar göstermeye başladı. Oradan Pelton, su şokunu yüksek hızda alan kanatlı ya da kanatlı hidrolik tekerlekler tasarlamayı düşünüyordu.

Jetin merkezinde yerine kanatların kenarına çarptığını ve bunun sonucunda ters yönde kalan su akışının ve türbinin daha fazla hız kazandığını ve daha verimli bir yöntem haline geldiğini gözlemledi. Bu gerçek, jet tarafından üretilen kinetik enerjinin korunduğu ve elektrik enerjisi üretmek için kullanılabileceği prensibine dayanmaktadır.

Pelton, dünyadaki hidroelektrik gelişimine önemli katkılarından dolayı hidroelektrik gücün babası olarak kabul edilir. 1870'lerin sonlarında, Pelton Runner olarak kendisi tarafından adlandırılan buluş, dürtü türbininin en verimli tasarımı olarak tanındı.

Daha sonra, Lester Pelton tekerleğini patentledi ve 1888 yılında San Francisco'daki Pelton Su Tekerleği Şirketini kurdu. "Pelton", söz konusu şirketin ürünlerinin tescilli ticari markasıdır, ancak terim benzer darbe türbinlerinin tanımlanması için kullanılır.

Daha sonra, 1919'da patentli Turgo türbini ve Pelton tekerlek modelinden ilham alan Banki türbini gibi yeni tasarımlar ortaya çıktı.

Pelton türbininin işletimi

İki tür türbin vardır: reaksiyon türbini ve impuls türbini. Bir reaksiyon türbininde, akış kapalı bir odanın basıncı altında gerçekleştirilir; örneğin, basit bir bahçe fıskiyesi.

Pelton tipi darbeli türbinde, tekerleğin çevresinde bulunan kovalar suyu doğrudan yüksek hızda aldığında, türbinin dönüş hareketini aktive ederek kinetik enerjiyi dinamik enerjiye dönüştürürler.

Her iki kinetik enerji ve basınç enerjisi, reaksiyon türbininde kullanılmasına rağmen, ve bir türbin türünde iletilen tüm enerji kinetik olmasına rağmen, bu nedenle, her iki türbinin çalışması, suyun hızındaki bir değişikliğe bağlıdır. Böylece bu dönen elemanda dinamik bir kuvvet uygular.

uygulama

Piyasada farklı ebatlarda çok çeşitli türbinler vardır, ancak Pelton tipi türbinin 300 metre ila yaklaşık 700 metre veya daha yüksek yerlerde kullanılması tavsiye edilir.

Küçük türbinler evsel amaçlı kullanılır. Su hızının ürettiği dinamik enerji sayesinde, bu türbinlerin çoğunlukla hidroelektrik santrallerin işletilmesinde kullanılacağı şekilde kolayca elektrik enerjisi üretebilir.

Örneğin, İsviçre Valais kantonundaki İsviçre Alpleri'nde bulunan Grande Dixence baraj kompleksindeki Bieudron hidroelektrik santrali.

Bu tesis 1998 yılında iki dünya rekoru ile üretime başlamıştır: dünyanın en güçlü Pelton türbinine ve hidroelektrik enerji üretmek için kullanılan en yüksek kafaya sahiptir.

Tesis, her biri yaklaşık 1869 metre yükseklikte ve saniyede 25 metreküp debide çalışan ve% 92'den daha yüksek bir verimlilikle çalışan üç Pelton türbinine ev sahipliği yapıyor.

2000 yılının Aralık ayında, Bieudron'daki Pelton türbinlerini besleyen Cleuson-Dixence Barajı kapısı, elektrik santralinin kapanmasını zorlayan 1234 metrede kırıldı.

Kırılma, 60 santimetre genişliğinde 9 metre uzunluğundaydı, kırılma boyunca akışın saniyede 150 metreküpü aşmasına neden oldu, yani, yüksek bir basınçta büyük miktarda suyun hızlı bir şekilde salınımına neden oldu; 100 hektarlık alanda, yaklaşık olarak otlak, meyve bahçesi, orman, bu bölgenin etrafındaki dağ evlerinin ve ahırların yıkanması.

Kazayla ilgili olarak çok büyük bir araştırma yaptılar ve sonuç olarak, zorunlu boruyu neredeyse tamamen yeniden tasarladılar. Rüptürün kök nedeni hala bilinmemektedir.

Yeniden tasarlanması, borunun astarında iyileştirmeler ve boruyla kaya arasındaki suyun akışını azaltmak için cebri boru etrafındaki toprağın iyileştirilmesini gerektiriyordu.

Cebri borudaki hasarlı kısım, daha stabil olan yeni kayayı bulmak için bir önceki yerden yönlendirildi. Yeniden tasarlanan kapı inşaatı 2009 yılında tamamlanmıştır.

Bieudron tesisi, bu kazadan sonra Ocak 2010'daki faaliyetlerine devam edinceye kadar faaliyete geçmedi.