Die Pelton-Turbine , auch als tangentiales Hydraulikrad oder Pelton-Rad bekannt, wurde in den 1870er Jahren von dem Amerikaner Lester Allen Pelton erfunden. Obwohl vor dem Pelton-Typ verschiedene Turbinentypen hergestellt wurden, ist dies immer noch der am weitesten verbreitete derzeit für seine Wirksamkeit.
Es handelt sich um eine Impulsturbine oder Hydraulikturbine, die einfach und kompakt aufgebaut ist und die Form eines Rads hat, das hauptsächlich aus Schaufeln, Deflektoren oder geteilten beweglichen Schaufeln besteht und sich um ihren Umfang befindet.
Die Blätter können einzeln positioniert oder an der zentralen Nabe befestigt werden, oder das gesamte Rad kann in einem kompletten Stück montiert werden. Um zu funktionieren, wandelt es die Energie des Fluids in Bewegung um, die erzeugt wird, wenn ein schneller Wasserstrahl auf die sich bewegenden Schaufeln trifft, wodurch sich diese dreht und in Betrieb genommen wird.
Es wird im Allgemeinen zur Stromerzeugung in Wasserkraftwerken verwendet, in denen sich der verfügbare Wasserspeicher in einer bestimmten Höhe über der Turbine befindet.
Geschichte
Hydraulikräder wurden aus den ersten Rädern geboren, mit denen Wasser aus Flüssen entnommen und von Menschen oder Tieren bewegt wurde.
Diese Räder stammen aus dem 2. Jahrhundert vor Christus, als Paddel am Umfang des Rades angebracht wurden. Hydraulikräder wurden eingesetzt, als die Möglichkeit entdeckt wurde, die Energie von Strömen für den Betrieb anderer Maschinen zu nutzen, die heute als Turbomaschinen oder Hydraulikmaschinen bekannt sind.
Die Impulsturbine vom Pelton-Typ erschien erst 1870, als der Bergmann Lester Allen Pelton amerikanischer Herkunft den ersten Mechanismus mit Rädern zum Wasserziehen einführte, ähnlich einer Mühle, und dann Dampfmaschinen einführte.
Diese Mechanismen begannen in ihrem Betrieb zu versagen. Von dort kam Pelton auf die Idee, Hydraulikräder mit Schaufeln oder Schaufeln zu entwerfen, die den Wasserstoß bei hoher Geschwindigkeit aufnehmen.
Er beobachtete, dass der Strahl am Rand der Schaufeln statt in deren Mitte traf und infolgedessen der Wasserstrom in umgekehrter Richtung austrat und die Turbine schneller wurde, was zu einer effizienteren Methode wurde. Diese Tatsache basiert auf dem Prinzip, nach dem die vom Strahl erzeugte kinetische Energie erhalten bleibt und zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden kann.
Pelton gilt als Vater der Wasserkraft, da er weltweit einen bedeutenden Beitrag zur Entwicklung der Wasserkraft leistet. Seine Erfindung in den späten 1870er Jahren, die er selbst als Pelton Runner bezeichnete, wurde als die effizienteste Konstruktion von Impulsturbinen anerkannt.
Später patentierte Lester Pelton sein Rad und gründete 1888 die Pelton Water Wheel Company in San Francisco. "Pelton" ist eine Marke der Produkte dieses Unternehmens, aber der Begriff wird verwendet, um ähnliche Impulsturbinen zu identifizieren.
Später 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 erfolgt die Entwässerung unter dem Druck einer geschlossenen Kammer; Zum Beispiel eine einfache Gartensprinkleranlage.
Wenn in der Impulsturbine vom Pelton-Typ die am Umfang des Rads befindlichen Schaufeln das Wasser direkt mit hoher Geschwindigkeit aufnehmen, treiben sie die Drehbewegung der Turbine an und wandeln die kinetische Energie in dynamische Energie um.
Obwohl sowohl kinetische Energie als auch 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. so dass es eine dynamische Kraft auf das rotierende Element ausübt.
Anwendung
Es gibt eine große Auswahl an Turbinen in verschiedenen Größen auf dem Markt. Es wird jedoch empfohlen, die Turbine vom Typ Pelton in Höhen von 300 Metern bis etwa 700 Metern oder mehr zu verwenden.
Kleine Turbinen werden für Haushaltszwecke verwendet. Dank der dynamischen Energie, die durch die Geschwindigkeit des Wassers erzeugt wird, kann es leicht elektrische Energie erzeugen, 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 zur Erzeugung von Wasserkraft.
Die Anlage beherbergt drei Peltonturbinen, die jeweils in einer Höhe von ungefähr 1.869 Metern und einer Durchflussrate von 25 Kubikmetern pro Sekunde arbeiten und mit einem Wirkungsgrad von mehr als 92% arbeiten.
Im Dezember 2000 brach das Tor des Cleuson-Dixence-Staudamms, der die Pelton-Turbinen in Bieudron speist, auf etwa 1.234 Metern und zwang das Kraftwerk zum Stillstand.
Der Bruch war 9 Meter lang und 60 Zentimeter breit, was dazu führte, dass der Durchfluss durch den Bruch 150 Kubikmeter pro Sekunde überschritt, dh eine große Menge Wasser bei hohem Druck schnell freigesetzt und zerstört wurde Der Durchgang umfasst ca. 100 Hektar Weiden, Obstgärten, Wälder, das Waschen verschiedener Chalets und Scheunen in der Umgebung.
Sie führten eine umfassende Untersuchung des Unfalls durch, wodurch die Druckleitung fast vollständig neu gestaltet wurde. Die Grundursache des Bruchs ist noch unbekannt.
Die Neugestaltung erforderte Verbesserungen der Rohrauskleidung und der Bodenverbesserung um das Druckrohr, um den Wasserfluss zwischen dem Rohr und dem Gestein zu verringern.
Der beschädigte Abschnitt des Druckrohrs wurde vom vorherigen Standort umgeleitet, um neues Gestein zu finden, das stabiler war. Der Bau des neu gestalteten Tors wurde 2009 abgeschlossen.
Die Bieudron-Anlage war nach diesem Unfall erst im Januar 2010 betriebsbereit.
Verweise
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