Ковшовая турбина , также известная как тангенциальное гидравлическое колесо или ковшового колесо, была изобретена американским Lester Allen Pelton в 1870 - х годах. Несмотря на то, несколько типов турбин были созданы до типа ковшового, это по - прежнему наиболее широко используемого в настоящее время за его эффективность.
Это импульсная турбина или гидротурбина, которая имеет простую и компактную конструкцию, имеет форму колеса, состоящего в основном из лопаток, дефлекторов или разделенных движущихся лопастей, расположенных по ее периферии.
Лопасти можно расположить по отдельности или прикрепить к центральной ступице, или все колесо может быть собрано как одно целое. Для работы он преобразует энергию жидкости в движение, которое генерируется, когда высокоскоростная струя воды ударяет по движущимся лопастям, заставляя их вращаться и начинать работу.
Обычно он используется для выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях, где имеющийся резервуар с водой расположен на определенной высоте над турбиной.
История
Гидравлические колеса появились на свет из первых колес, которые использовались для забора воды из рек и приводились в движение усилием человека или животных.
Эти колеса датируются 2 веком до нашей эры, когда по окружности колеса были добавлены лопасти. Гидравлические колеса начали использоваться, когда была обнаружена возможность использования энергии токов для работы других машин, известных сегодня как турбомашины или гидравлические машины.
Импульсная турбина типа Пелтона не появлялась до 1870 года, когда шахтер американского происхождения Лестер Аллен Пелтон реализовал первый механизм с колесами для забора воды, похожий на мельницу, затем он внедрил паровые двигатели.
Эти механизмы начали давать сбой в работе. Отсюда у Пелтона появилась идея разработать гидравлические колеса с лопастями или лопастями, которые воспринимают удары воды на высокой скорости.
Он заметил, что струя ударяет по краю лопастей, а не по их центру, и в результате поток воды выходит в обратном направлении, а турбина набирает скорость, что делает этот метод более эффективным. Этот факт основан на принципе сохранения кинетической энергии, производимой струей, и ее можно использовать для выработки электроэнергии.
Пелтон считается отцом гидроэнергетики за его значительный вклад в развитие гидроэнергетики во всем мире. Его изобретение в конце 1870-х годов, названное им «Бегущий Пелтон», было признано самой эффективной конструкцией импульсной турбины.
Позже Лестер Пелтон запатентовал свое колесо и в 1888 году основал компанию Pelton Water Wheel Company в Сан-Франциско. «Pelton» - торговая марка продукции этой компании, но этот термин используется для обозначения подобных импульсных турбин.
Позже появились новые конструкции, такие как турбина Turgo, запатентованная в 1919 году, и турбина Banki, вдохновленная моделью колеса Пелтона.
Работа турбины Пелтона
Есть два типа турбин: реактивная турбина и импульсная турбина. В реакционной турбине дренаж происходит под давлением закрытой камеры; например, простой садовый ороситель.
В импульсной турбине типа Пелтона, когда лопатки, расположенные по периферии колеса, непосредственно получают воду с высокой скоростью, они приводят во вращательное движение турбины, преобразовывая кинетическую энергию в динамическую энергию.
Хотя в реакционной турбине используется как кинетическая энергия, так и энергия давления, и хотя вся энергия, передаваемая в импульсной турбине, является кинетической, работа обеих турбин зависит от изменения скорости воды, так что он оказывает динамическое усилие на упомянутый вращающийся элемент.
заявка
На рынке представлено большое количество турбин разных размеров, однако рекомендуется использовать турбину типа Пелтона на высотах от 300 метров до примерно 700 метров или более.
Небольшие турбины используются в бытовых целях. Благодаря динамической энергии, генерируемой скоростью воды, он может легко производить электрическую энергию таким образом, что эти турбины в основном используются для работы гидроэлектростанций.
Например, гидроэлектростанция Бьёдрон в комплексе плотин Гранд-Диксенс, расположенная в Швейцарских Альпах в кантоне Вале, Швейцария.
Этот завод начал свое производство в 1998 году, установив два мировых рекорда: у него самая мощная турбина Пелтона в мире и самая высокая головка, используемая для производства гидроэлектроэнергии.
На объекте находятся три турбины Пелтона, каждая из которых работает на высоте около 1869 метров и пропускной способностью 25 кубических метров в секунду, с КПД более 92%.
В декабре 2000 года затвор плотины Клезон-Диксенс, питающий турбины Пелтона в Бьедроне, прорвался на высоте около 1234 метров, что вызвало остановку электростанции.
Разрыв был 9 метров в длину и 60 сантиметров в ширину, в результате чего поток через разрыв превышал 150 кубических метров в секунду, то есть он имел быстрое высвобождение большого количества воды под высоким давлением, разрушая на ее прохождении около 100 га пастбищ, садов, лесов, мытье различных шале и сараев, расположенных вокруг этой территории.
Они провели масштабное расследование аварии, в результате почти полностью переработали затвор. Основная причина разрыва до сих пор неизвестна.
Реконструкция требует улучшений футеровки труб и улучшение почвы вокруг напорного трубопровода, чтобы уменьшить поток воды между трубой и породой.
Поврежденный участок водовода был перенаправлен от предыдущего места, чтобы найти новую породу, которая была более стабильной. Строительство модернизированных ворот было завершено в 2009 году.
Завод в Бьедроне не работал после этой аварии до тех пор, пока он не был полностью введен в эксплуатацию в январе 2010 года.
Ссылки
- Колесо Пентона. Википедия, свободная энциклопедия. Восстановлено: en.wikipedia.org
- Турбина Пелтона. Википедия, свободная энциклопедия. Восстановлено с es.wikipedia.org
- Лестер Аллен Пелтон. Википедия, свободная энциклопедия. Получено с en.wikipedia.org
- Бьедрон гидроэлектростанция. Википедия, свободная энциклопедия. Получено с en.wikipedia.org
- Pelton и Turgo Turbines. Возобновляемые источники энергии прежде всего. Получено с Renewablesfirst.co.uk
- Ханания Дж., Стенхаус К. и Джейсон Донев Дж. Турбина Пелтона. Энциклопедия энергетического образования. Получено с energyeducation.ca
- Турбина Пелтон - аспекты работы и дизайна. Изучите инженерное дело. Восстановлено с learnengineering.org
- Гидравлические турбины. ОАО «Силовые машины». Восстановлено с power-m.ru/es/
- Колесо Пелтона. Hartvigsen Hydro. Получено с h-hydro.com
- Болинага Дж. Дж. Элементная механика жидкостей. Католический университет Андреса Белло. Каракас, 2010. Приложения к гидравлическим машинам. 298.
- Линсли Р.К. и Францини Дж. Б. Гидравлические ресурсы. CECSA. Гидравлическое оборудование. Глава 12. 399-402, 417.
- Вайли С. Механика жидкостей. Макгроу Хилл. Издание шестое. Теория турбомашин. 531-532.