Pelton Turbinengeschichte, Betrieb, Anwendung

Die Peltonturbine, auch bekannt als Tangential Hydraulic Wheel oder Pelton Wheel, wurde in den 1870er Jahren von dem Amerikaner Lester Allen Pelton erfunden Obwohl mehrere Arten von Turbinen vor dem Pelton-Typ entwickelt wurden, ist dies immer noch der am meisten verwendete für seine Wirksamkeit

Es ist eine Turbine von Impuls- oder Hydraulikturbinen, die eine einfache und kompakte Konstruktion hat, eine Radform hat, die hauptsächlich aus Eimern, Deflektoren oder geteilten beweglichen Flügeln besteht, die um ihre Peripherie angeordnet sind.

Die Flügel können einzeln oder an der zentralen Nabe angebracht werden, oder das gesamte Rad kann in einem einzigen vollständigen Stück angeordnet werden. Um zu arbeiten, wandelt es die Energie der Flüssigkeit in Bewegung um, die erzeugt wird, wenn ein Wasserstrahl mit hoher Geschwindigkeit auf die sich bewegenden Klingen trifft, wodurch er sich dreht und anfängt zu arbeiten.

Es wird in der Regel zur Stromerzeugung in Wasserkraftwerken verwendet, bei denen der verfügbare Wassertank sich in einer bestimmten Höhe über der Turbine befindet.

Index

• 1 Geschichte
• 2 Betrieb der Pelton-Turbine
• 3 Anwendung
• 4 Referenzen

Geschichte

Die hydraulischen Räder wurden von den ersten Rädern getragen, die benutzt wurden, um Wasser aus den Flüssen zu ziehen und wurden durch die Anstrengung von Menschen oder Tieren bewegt.

Diese Räder stammen aus dem 2. Jahrhundert v. Chr., Als sie Paddel am Umfang des Rades hinzufügten. Hydraulische Räder wurden verwendet, als die Möglichkeit entdeckt wurde, die Energie der Ströme zu nutzen, um andere Maschinen zu betreiben, die derzeit als Turbomaschinen oder hydraulische Maschinen bekannt sind.

Die Pelton-Impulsturbine erschien erst 1870, als der Bergarbeiter Lester Allen Pelton aus den USA den ersten Mechanismus mit Rädern einsetzte, um Wasser zu ziehen, ähnlich wie eine Mühle, und Dampfmaschinen einsetzte.

Diese Mechanismen begannen Fehlfunktionen zu zeigen. Von dort dachte Pelton, hydraulische Räder mit Blättern oder Klingen zu entwerfen, die den Schock des Wassers mit der hohen Geschwindigkeit erhalten.

Er beobachtete, dass der Jet an der Kante der Paddel statt an seiner Mitte ankam und dadurch der Wasserfluss in die entgegengesetzte Richtung ging und die Turbine schneller wurde, was zu einer effizienteren Methode wurde. Diese Tatsache basiert auf dem Prinzip, dass die durch den Strahl erzeugte kinetische Energie erhalten bleibt und zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden kann.

Pelton gilt als der Vater der Wasserkraft, weil es einen bedeutenden Beitrag zur Entwicklung der Wasserkraft in der ganzen Welt leistet. Seine Erfindung in den späten 1870er Jahren, die er Pelton Runner nannte, wurde als das effizienteste Design der Impulsturbine anerkannt.

Später patentierte Lester Pelton sein Rad und gründete 1888 die Pelton Water Wheel Company in San Francisco. "Pelton" ist ein eingetragenes Warenzeichen der Produkte dieses Unternehmens, aber der Begriff wird für die Identifizierung ähnlicher Impulsturbinen verwendet.

In der Folge entstanden neue Konstruktionen, wie die 1919 patentierte Turgo-Turbine und die vom Pelton-Radmodell inspirierte Banki-Turbine.

Betrieb der Pelton-Turbine

Es gibt zwei Arten von Turbinen: Reaktionsturbine und Impulsturbine. In einer Reaktionsturbine wird der Abfluß unter dem Druck einer geschlossenen Kammer bewirkt; zum Beispiel eine einfache Gartensprinkleranlage.

Wenn in der Pelton-Typ-Impulsturbine die an der Peripherie des Rades angeordneten Schaufeln das Wasser mit hoher Geschwindigkeit direkt aufnehmen, aktivieren sie die Rotationsbewegung der Turbine und wandeln die kinetische Energie in dynamische Energie um.

Obwohl sowohl die kinetische Energie als auch die Druckenergie in der Reaktionsturbine verwendet werden und obwohl die gesamte in einer Impulsturbine abgegebene Energie kinetisch ist, hängt der Betrieb beider Turbinen von einer Änderung der Geschwindigkeit des Wassers ab. so dass es eine dynamische Kraft in diesem rotierenden Element ausübt.

Anwendung

Es gibt eine große Vielfalt an Turbinen in verschiedenen Größen auf dem Markt, es wird jedoch empfohlen, die Pelton-Turbine in Höhen von 300 Metern bis zu ungefähr 700 Metern oder mehr zu verwenden.

Kleine Turbinen werden für häusliche Zwecke verwendet. Dank der dynamischen Energie, die durch die Wassergeschwindigkeit erzeugt wird, kann sie leicht elektrische Energie erzeugen, so dass diese Turbinen meistens für den Betrieb von Wasserkraftwerken verwendet werden.

Wie zum Beispiel das Wasserkraftwerk von Bieudron im Komplex der Grande Dixence Damm in den Schweizer Alpen im Kanton Wallis, Schweiz.

Diese Anlage wurde 1998 mit zwei Weltrekorden in Betrieb genommen: Sie verfügt über die leistungsstärkste Pelton-Turbine der Welt und die höchste Förderhöhe für Wasserkraft.

Die Anlage beherbergt drei Pelton-Turbinen, die jeweils in einer Höhe von etwa 1869 Metern und einem Durchfluss von 25 Kubikmetern pro Sekunde arbeiten und mit einem Wirkungsgrad von mehr als 92% arbeiten.

Im Dezember 2000 brach das Tor des Staudamms Cleuson-Dixence, der die Pelton-Turbinen in Bieudron versorgt, auf 1234 Metern ab und zwang die Schließung des Kraftwerks.

Der Bruch war 9 Meter lang und 60 Zentimeter breit, was dazu führte, dass der Durchfluss durch den Bruch 150 Kubikmeter pro Sekunde überstieg, das heißt, er hatte eine schnelle Freisetzung einer großen Menge Wasser bei hohem Druck und zerstörte seine Passage 100 Hektar etwa von Weiden, Obstgärten, Wäldern, die Wäsche von mehreren Chalets und Scheunen rund um dieses Gebiet.

Sie haben eine große Untersuchung über den Unfall durchgeführt und dadurch das Zwangsrohr fast vollständig neu gestaltet. Die Ursache für den Bruch ist noch unbekannt.

Die Neugestaltung erforderte Verbesserungen in der Auskleidung der Pipeline und Verbesserung des Bodens um das Zwangsrohr, um den Wasserfluss zwischen dem Rohr und dem Gestein zu reduzieren.

Der beschädigte Abschnitt des erzwungenen Rohrs wurde von dem vorherigen Standort umgeleitet, um neuen Stein zu finden, der stabiler war. Die neu gestaltete Torkonstruktion wurde 2009 fertiggestellt.

Die Installation von Bieudron war nach diesem Unfall bis zur vollständigen Wiederaufnahme der Aktivitäten im Januar 2010 nicht in Betrieb.

Referenzen

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