Ковшова турбіна , також відома як тангенціальне гідравлічне колесо або ковшового колесо, була винайдена американським Lester Allen Pelton в 1870 - х роках. Незважаючи на те, кілька типів турбін були створені до типу ковшового, це по - , як і раніше найбільш широко використовуваного в даний час для його ефективності.
Це імпульсна турбіна або гідравлічна турбіна, яка має просту і компактну конструкцію, має форму колеса, що складається в основному з відра, дефлекторів або розділених рухомих лопатей, розташованих навколо її периферії.
Леза можуть бути розміщені окремо або прикріплені до центральної маточини, або все колесо може бути встановлене в один цільний шматок. Для функціонування він перетворює енергію рідини в рух, який утворюється, коли швидкісний струмінь води потрапляє на рухомі лопаті, змушуючи її обертатися і починати працювати.
Зазвичай він використовується для виробництва електроенергії на гідроелектростанціях, де наявний водосховище розташоване на певній висоті над турбіною.
Історія
Гідравлічні колеса народилися від перших коліс, які використовувались для відведення води з річок і рухалися зусиллями людини чи тварин.
Ці колеса датуються другим століттям до нашої ери, коли до окружності колеса додали весла. Гідравлічні колеса почали використовувати, коли була виявлена можливість використання енергії струмів для роботи інших машин, відомих сьогодні як турбомашини або гідравлічні машини.
Імпульсна турбіна типу Пелтон з'явилася до 1870 року, коли шахтар Лестер Аллен Пелтон американського походження реалізував перший механізм з колесами для відведення води, схожий на млин, потім він здійснив парові машини.
Ці механізми почали виходити з ладу в їх роботі. Звідти Пелтон придумав ідею розробити гідравлічні колеса з лопатями або лопатями, які отримують удар води з великою швидкістю.
Він зауважив, що струмінь вдарив по краю лопатей замість їх центру, і в результаті потік води виходив у зворотному напрямку, а турбіна прискорювалася, стаючи більш ефективним методом. Цей факт заснований на принципі, за яким кінетична енергія, що виробляється струменем, зберігається і може використовуватися для отримання електричної енергії.
Пелтон вважається батьком гідроенергетики за його вагомий внесок у розвиток гідроенергетики у всьому світі. Його винахід наприкінці 1870-х років, який озвучив сам Pelton Runner, був визнаний найбільш ефективною конструкцією імпульсних турбін.
Пізніше Лестер Пелтон запатентував своє колесо і в 1888 році створив компанію Pelton Water Wheel в Сан-Франциско. "Pelton" є торговою маркою продукції цієї компанії, але цей термін використовується для ідентифікації подібних імпульсних турбін.
Пізніше з'явилися нові конструкції, наприклад, запатентована в 1919 р. Турбіна Turgo, а також турбіна Banki, натхненна моделлю колеса Pelton.
Експлуатація турбіни Пелтон
Існує два типи турбін: реакційна турбіна та імпульсна турбіна. В реакційній турбіні дренаж відбувається під тиском закритої камери; наприклад, простий садовий спринклер.
У імпульсній турбіні типу Пелтон, коли відра, розташовані на периферії колеса, безпосередньо отримують воду з великою швидкістю, вони рухають обертальним рухом турбіни, перетворюючи кінетичну енергію в динамічну енергію.
Хоча кінетична енергія та енергія тиску використовуються в реакційній турбіні, і хоча вся енергія, що подається в імпульсній турбіні, є кінетичною, тому робота обох турбін залежить від зміни швидкості води, щоб він чинив динамічну силу на згаданий обертовий елемент.
Застосування
На ринку існує велика кількість турбін різного розміру, проте рекомендується використовувати турбіну типу Пелтон на висотах від 300 метрів до приблизно 700 метрів і більше приблизно.
Маленькі турбіни використовуються для побутових цілей. Завдяки динамічній енергії, що створюється швидкістю води, вона може легко виробляти електричну енергію таким чином, що ці турбіни здебільшого використовуються для роботи гідроелектростанцій.
Наприклад, гідроелектростанція Бедрон в комплексі греблі Grande Dixence, що знаходиться в Швейцарських Альпах в кантоні Вале, Швейцарія.
Цей завод розпочав своє виробництво в 1998 році з двома світовими рекордами: у нього найпотужніша турбіна Пелтона у світі та найвища головка, що використовується для отримання гідроелектричної енергії.
У приміщенні розміщено три турбіни Пелтона, кожна з яких працює на висоті приблизно 1869 метрів і витраті 25 кубічних метрів в секунду, працюючи з ККД понад 92%.
У грудні 2000 року ворота дамби Клесон-Діксенс, що живить турбіни Пелтона в Бідрон, розривалися приблизно на 2334 метри, змусивши зупинити електростанцію.
Розрив був завдовжки 9 метрів шириною 60 сантиметрів, внаслідок чого потік через розрив перевищував 150 кубічних метрів в секунду, тобто він мав швидке виділення великої кількості води під високим тиском, руйнуючи його проходження приблизно 100 га пасовищ, садів, лісів, миття різних шале та сараїв, розташованих навколо цієї території.
Вони провели велике розслідування нещасного випадку, в результаті вони майже повністю переробили проект. Першопричина розриву досі невідома.
Реконструкція вимагала вдосконалення облицювання труб та поліпшення ґрунту навколо півострова, щоб зменшити потік води між трубою та скелею.
Пошкоджену ділянку підніжжя було перенаправлено з попереднього місця, щоб знайти нову скелю, яка була більш стійкою. Будівництво на перероблених воротах було завершено у 2009 році.
Після цієї аварії споруда «Бідрон» не працювала, поки не була повністю функціонуючою в січні 2010 року.
Список літератури
- Колесо Пентона. Вікіпедія, безкоштовна енциклопедія. Відновлено: en.wikipedia.org
- Пельтонна турбіна. Вікіпедія, безкоштовна енциклопедія. Відновлено з es.wikipedia.org
- Лестер Аллен Пелтон. Вікіпедія, безкоштовна енциклопедія. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
- Гідроелектростанція Бедрон. Вікіпедія, безкоштовна енциклопедія. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
- Турбіни Пелтон і Турго. Поновлювані джерела енергії. Відновлено з поновлюваних джерел енергії
- Хананія Дж., Стенхаус К. та Джейсон Донев Дж. Пелтон Турбіна. Енциклопедія енергетичної освіти. Відновлено від energyeducation.ca
- Пельтонна турбіна - робочі та конструкторські аспекти. Вивчіть техніку. Відновлено з сайту Learnengineering.org
- Гідравлічні турбіни. ВАТ "Силові машини". Відновлено з power-m.ru/es/
- Колесо Пелтона. Hartvigsen Hydro. Відновлено з h-hydro.com
- Болінага Дж. Дж. Елементарна механіка рідин. Католицький університет імені Андреса Белло Каракас, 2010. Застосування до гідравлічних машин. 298.
- Лінслі Р.К., та інженер гідравлічних ресурсів Франзіні Ж.Б. CECSA. Гідравлічні машини. Глава 12. 399-402, 417.
- Вілі С. Механіка рідин. McGraw Hill. Шосте видання. Теорія турбомашин. 531-532.