Turbina Pelton: istorie, funcționare, aplicare

Turbina Pelton, cunoscută și sub denumirea de roată de apă tangențială sau roată Pelton, a fost inventată de americanul Lester Allen Pelton în anii 1870. Deși au fost create mai multe tipuri de turbine înainte de tipul Pelton, acesta este încă cel mai utilizat. în prezent, pentru eficacitatea sa.

Este vorba de o turbină de turbină cu impulsuri sau hidraulice, care are un design simplu și compact, are o formă de roată, compusă în principal din găleți, deflectoare sau palete mobile divizate, situate în jurul periferiei sale.

Lamele pot fi amplasate individual sau atașate la butucul central sau întreaga roată poate fi așezată într-o singură piesă completă. Pentru a lucra, transformă energia fluidului în mișcare, care este generată atunci când un jet de apă la o viteză mare atinge paletele în mișcare, determinând-o să se rotească și să înceapă să lucreze.

În general, acesta este utilizat pentru a produce energie electrică în centrale hidroelectrice, unde rezervorul de apă disponibil este amplasat la o anumită înălțime deasupra turbinei.

istorie

Roțile hidraulice s-au născut din primele roți care au fost folosite pentru a extrage apă din râuri și au fost mișcate de efortul omului sau al animalelor.

Aceste roți datează din secolul al II-lea î.Hr., când au adăugat padele la circumferința roții. S-au folosit roți hidraulice, când a fost descoperită posibilitatea de a exploata energia curenților pentru a opera alte mașini, cunoscute în prezent ca mașini de turbomachinare sau hidraulice.

Turbina de impuls Pelton nu și-a făcut apariția până în 1870, când minerul Lester Allen Pelton de origine americană a implementat primul mecanism cu roți pentru a extrage apă, similar cu o moară, apoi a pus în practică motoarele cu aburi.

Aceste mecanisme au început să prezinte eșecuri în funcționarea lor. De acolo, Pelton sa gândit să proiecteze roți hidraulice cu lame sau palete care primesc șocul de apă la viteză mare.

El a observat că jetul a lovit marginea paletelor în loc de centrul său și ca urmare fluxul de apă lăsat în direcția inversă și turbina a dobândit mai multă viteză, devenind o metodă mai eficientă. Acest fapt se bazează pe principiul prin care energia cinetică produsă de jet este conservată și poate fi utilizată pentru a genera energie electrică.

Pelton este considerat tatăl puterii hidroelectrice, pentru contribuția sa semnificativă la dezvoltarea hidroenergiei în întreaga lume. Invenția sa la sfârșitul anilor 1870, numită de el însuși ca Pelton Runner, a fost recunoscută drept cea mai eficientă construcție a turbinei cu impulsuri.

Mai târziu, Lester Pelton și-a patentat roata și în anul 1888 a format compania Pelton Water Wheel din San Francisco. "Pelton" este o marcă comercială înregistrată a produselor respectivei companii, dar termenul este folosit pentru identificarea turbinelor de impuls similare.

Ulterior au apărut noi modele, cum ar fi turbina Turgo patentată în 1919, și turbina Banki inspirată de modelul de roți Pelton.

Funcționarea turbinei Pelton

Există două tipuri de turbine: turbină de reacție și turbină de impuls. Într-o turbină de reacție, scurgerea se efectuează sub presiunea unei camere închise; de exemplu, un sprinkler de grădină simplu.

În turbina cu impuls de tip Pelton, atunci când gălețile situate la periferia roții primesc direct apa la viteză mare, ele acționează mișcarea de rotație a turbinei, transformând energia cinetică în energie dinamică.

Deși atât energia cinetică cât și energia de presiune sunt utilizate în turbina de reacție și deși toată energia furnizată într-o turbină cu impulsuri este cinetică, funcționarea ambelor turbine depinde de o schimbare a vitezei apei, astfel încât să exercite o forță dinamică în acest element rotativ.

cerere

Există o mare varietate de turbine de diferite mărimi pe piață, însă se recomandă utilizarea turbinei de tip Pelton în înălțimi de la 300 metri până la aproximativ 700 de metri sau mai mult.

Turbinele mici sunt utilizate în scopuri casnice. Datorită energiei dinamice generată de viteza apei, aceasta poate produce cu ușurință energie electrică astfel încât aceste turbine să fie utilizate în cea mai mare parte pentru funcționarea instalațiilor hidroelectrice.

De exemplu, centrala hidroelectrică Bieudron din complexul barajelor Grande Dixence, situat în Alpii elvețieni din cantonul Valais, Elveția.

Această plantă a început producția în 1998, cu două înregistrări mondiale: are cea mai puternică turbină Pelton din lume și cel mai înalt cap de producție a energiei hidroelectrice.

Instalația găzduiește trei turbine Pelton, fiecare operând la o înălțime de aproximativ 1869 metri și o viteză de curgere de 25 de metri cubi pe secundă, lucrând cu o eficiență mai mare de 92%.

În decembrie 2000, poarta barajului Cleuson-Dixence, care alimentează turbinele Pelton în Bieudron, sa rupt la 1234 de metri, forțând închiderea centralei electrice.

Ruptura a fost de 9 metri lungime cu o lățime de 60 de centimetri, ceea ce a făcut ca curgerea prin rupere să depășească 150 de metri cubi pe secundă, adică avea o eliberare rapidă a unei cantități mari de apă la o presiune ridicată, distrugând pasajul său de aproximativ 100 de hectare de pășuni, livezi, păduri, spălarea mai multor cabane și hambare situate în jurul acestei zone.

Au făcut o anchetă extraordinară despre accident, rezultând aproape complet reproiectarea conductei forțate. Cauza principală a rupturii este încă necunoscută.

Redesignul a necesitat îmbunătățiri ale căptușelii țevii și îmbunătățirea solului în jurul conductei forțate pentru a reduce debitul de apă dintre țeavă și rocă.

Secțiunea deteriorată a țevii forțate a fost redirecționată din locația anterioară pentru a găsi o rocă nouă care era mai stabilă. Reconstrucția construcției poarta a fost finalizată în 2009.

Stația Bieudron nu a funcționat după acest accident până când nu și-a reluat complet activitățile în ianuarie 2010.