Peltonturbine: Geschichte, Betrieb, Anwendung
Die Peltonturbine, auch Tangential-Wasserrad oder Peltonturbine genannt, wurde in den 1870er Jahren von dem Amerikaner Lester Allen Pelton erfunden. Obwohl mehrere Turbinentypen vor dem Peltontyp entwickelt wurden, ist sie immer noch am weitesten verbreitet. derzeit für seine Wirksamkeit.
Es handelt sich um eine Impulsturbine oder eine Hydraulikturbine mit einer einfachen und kompakten Bauweise und einer Radform, die sich hauptsächlich aus Schaufeln, Leitblechen oder geteilten mobilen Leitschaufeln zusammensetzt und um ihren Umfang herum angeordnet ist.
Die Schaufeln können einzeln platziert oder an der zentralen Nabe befestigt werden, oder das gesamte Rad kann in einem einzigen vollständigen Stück platziert werden. Bei der Arbeit wandelt es die Energie der Flüssigkeit in Bewegung um, die erzeugt wird, wenn ein Wasserstrahl mit hoher Geschwindigkeit auf die sich bewegenden Blätter trifft, wodurch sich diese drehen und mit der Arbeit beginnen.
Es wird in der Regel zur Stromerzeugung in Wasserkraftwerken eingesetzt, bei denen sich der verfügbare Wassertank in einer bestimmten Höhe über der Turbine befindet.
Geschichte
Die hydraulischen Räder wurden aus den ersten Rädern geboren, mit denen Wasser aus den Flüssen gezogen und durch die Anstrengung von Menschen oder Tieren bewegt wurde.
Diese Räder stammen aus dem zweiten Jahrhundert v. Chr., Als sie den Radumfang mit Paddeln versahen. Die Verwendung von Hydraulikrädern begann, als entdeckt wurde, dass die Energie der Ströme genutzt werden kann, um andere Maschinen zu betreiben, die derzeit als Turbomaschinen oder Hydraulikmaschinen bekannt sind.
Die Pelton-Impulsturbine erschien erst 1870, als der Bergmann Lester Allen Pelton aus den USA den ersten Mechanismus mit Rädern zur Wasserentnahme einführte, ähnlich einer Mühle, und dann Dampfmaschinen einführte.
Diese Mechanismen begannen, Fehler in ihrer Funktionsweise darzustellen. Von da an überlegte Pelton, hydraulische Räder mit Schaufeln oder Paddeln zu konstruieren, die mit hoher Geschwindigkeit den Stoß von Wasser erhalten.
Er stellte fest, dass der Strahl nicht in der Mitte, sondern am Rand der Paddel aufschlug und der Wasserfluss in umgekehrter Richtung und die Turbine dadurch schneller wurden, was zu einer effizienteren Methode wurde. Diese Tatsache beruht auf dem Prinzip, dass die vom Strahl erzeugte kinetische Energie erhalten bleibt und zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden kann.
Pelton gilt als der Vater der Wasserkraft, da er einen bedeutenden Beitrag zur weltweiten Entwicklung der Wasserkraft leistet. Seine Erfindung, die er Ende der 1870er Jahre als Pelton Runner bezeichnete, galt als effizienteste Konstruktion der Impulsturbine.
Später ließ Lester Pelton sein Rad patentieren und gründete 1888 die Pelton Water Wheel Company in San Francisco. "Pelton" ist ein eingetragenes Warenzeichen der Produkte dieses Unternehmens, der Begriff wird jedoch zur Kennzeichnung 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 Peltonturbine
Es gibt zwei Arten von Turbinen: Reaktionsturbine und Impulsturbine. In einer Reaktionsturbine wird der Ablauf unter dem Druck einer geschlossenen Kammer durchgeführt; Zum Beispiel eine einfache Gartensprinkleranlage.
In der Impulsturbine vom Pelton-Typ aktivieren die Schaufeln, die sich am Radumfang befinden, die Rotationsbewegung der Turbine, indem sie das Wasser mit hoher Geschwindigkeit direkt aufnehmen und die kinetische Energie in dynamische Energie umwandeln.
Obwohl sowohl die kinetische Energie als auch die Druckenergie in der Reaktionsturbine verwendet werden und obwohl die gesamte in einer Impulsturbine gelieferte Energie kinetisch ist, hängt der Betrieb beider Turbinen von einer Änderung der Geschwindigkeit des Wassers ab. damit übt es eine dynamische Kraft auf dieses Drehelement aus.
Bewerbung
Es gibt eine Vielzahl von Turbinen in verschiedenen Größen auf dem Markt. Es wird jedoch empfohlen, die Turbine vom Typ Pelton in Höhen von 300 Metern bis ungefähr 700 Metern oder mehr zu verwenden.
Kleine Turbinen werden für Haushaltszwecke verwendet. Dank der dynamischen Energie, die durch die Wassergeschwindigkeit erzeugt wird, kann auf einfache Weise elektrische Energie erzeugt werden, so dass diese Turbinen hauptsächlich für den Betrieb von Wasserkraftwerken verwendet werden.
Zum Beispiel das Wasserkraftwerk Bieudron im Staudammkomplex Grande Dixence in den Schweizer Alpen im Kanton Wallis.
Diese Anlage wurde 1998 mit zwei Weltrekorden in Betrieb genommen: Sie verfügt über die leistungsstärkste Peltonturbine der Welt und die höchste Förderhöhe für Wasserkraft.
Die Anlage beherbergt drei Peltonturbinen, die jeweils in einer Höhe von ungefähr 1869 Metern und einer Durchflussmenge von 25 Kubikmetern pro Sekunde arbeiten und einen Wirkungsgrad von mehr als 92% aufweisen.
Im Dezember 2000 brach das Tor des Cleuson-Dixence-Staudamms, der die Pelton-Turbinen in Bieudron speist, auf 1234 Metern Höhe und zwang zur Schließung des Kraftwerks.
Der Bruch war 9 Meter lang und 60 Zentimeter breit und verursachte einen Durchfluß von mehr als 150 Kubikmetern pro Sekunde, das heißt, es wurde eine große Menge Wasser unter hohem Druck schnell freigesetzt und zerstört Seine Passage umfasst rund 100 Hektar Weiden, Obstgärten, Wälder, die Reinigung mehrerer Chalets und Scheunen, die sich in dieser Gegend befinden.
Sie machten eine großartige Untersuchung über den Unfall, was zur Folge hatte, dass das Zwangsrohr fast vollständig umgestaltet wurde. Die Grundursache des Bruchs ist noch unbekannt.
Die Neugestaltung erforderte Verbesserungen bei der Auskleidung des Rohrs und der Bodenverbesserung um das Zwangsrohr, um den Wasserfluss zwischen dem Rohr und dem Gestein zu verringern.
Der beschädigte Abschnitt des Zwangsrohrs wurde vom vorherigen Standort umgeleitet, um neuen Fels zu finden, der stabiler war. Die neugestaltete Torkonstruktion wurde 2009 fertiggestellt.
Die Anlage in Bieudron war nach diesem Unfall nicht in Betrieb, bis sie im Januar 2010 ihre Tätigkeit vollständig wieder aufnahm.
