กังหัน Pelton: ประวัติการทำงานการใช้งาน

กังหัน Pelton หรือที่รู้จักกันในชื่อ water tangential water wheel หรือ Pelton wheel ถูกประดิษฐ์โดย American Lester Allen Pelton ในปี 1870 แม้ว่ากังหันหลายประเภทถูกสร้างขึ้นก่อนชนิด Pelton แต่ก็ยังใช้กันอย่างแพร่หลาย ปัจจุบันเพื่อประสิทธิภาพ

มันเป็นกังหันของแรงกระตุ้นหรือกังหันไฮดรอลิกที่มีการออกแบบที่เรียบง่ายและกะทัดรัดมีรูปร่างล้อประกอบด้วยส่วนใหญ่ของถัง, deflectors หรือ vanes มือถือแบ่งตั้งอยู่รอบนอกของมัน

ใบมีดสามารถวางแยกกันหรือติดกับฮับกลางหรือวางทั้งล้อไว้ในชิ้นเดียวที่สมบูรณ์ ในการทำงานมันจะแปลงพลังงานของของไหลเป็นการเคลื่อนที่ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อเจ็ทน้ำที่ความเร็วสูงกระทบกับใบพัดที่เคลื่อนที่ทำให้มันหมุนและเริ่มทำงาน

โดยทั่วไปจะใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่มีถังเก็บน้ำที่ตั้งอยู่ที่ระดับความสูงจากกังหัน

ประวัติศาสตร์

ล้อไฮดรอลิคเกิดจากล้อแรกที่ใช้ในการดึงน้ำจากแม่น้ำและถูกย้ายโดยความพยายามของมนุษย์หรือสัตว์

ล้อเหล่านี้มีอายุย้อนกลับไปในศตวรรษที่สองเมื่อพวกเขาเพิ่มไม้พายเข้ากับวงล้อ ล้อไฮดรอลิกเริ่มถูกนำมาใช้เมื่อมีการค้นพบความเป็นไปได้ของการควบคุมพลังงานของกระแสเพื่อใช้งานเครื่องจักรอื่น ๆ ที่รู้จักกันในปัจจุบันในชื่อ turbomachinery หรือเครื่องจักรไฮดรอลิก

แรงกระตุ้นกังหัน Pelton ไม่ได้ปรากฏตัวจนกระทั่ง 2413 เมื่อคนงานเลสเตอร์อัลเลน Pelton ต้นกำเนิดของสหรัฐดำเนินการกลไกแรกกับล้อเพื่อดึงน้ำคล้ายกับโรงงานแล้วนำเครื่องยนต์ไอน้ำ

กลไกเหล่านี้เริ่มนำเสนอความล้มเหลวในการดำเนินงาน จากนั้น Pelton คิดถึงการออกแบบล้อไฮดรอลิกด้วยใบมีดหรือไม้พายที่รับแรงกระแทกจากน้ำด้วยความเร็วสูง

เขาสังเกตเห็นว่าเจ็ตพุ่งไปที่ขอบของพายแทนที่จะอยู่ตรงกลางและเป็นผลให้การไหลของน้ำที่เหลืออยู่ในทิศทางตรงกันข้ามและกังหันได้รับความเร็วมากขึ้นกลายเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ความจริงนี้ขึ้นอยู่กับหลักการที่อนุรักษ์พลังงานจลน์ที่ผลิตโดยเจ็ทและสามารถนำมาใช้ในการสร้างพลังงานไฟฟ้า

Pelton ถือเป็นบิดาแห่งพลังน้ำเพื่อสนับสนุนการพัฒนาไฟฟ้าพลังน้ำทั่วโลก สิ่งประดิษฐ์ของเขาในช่วงปลายทศวรรษ 1870 ซึ่งเรียกตัวเองว่าเพลตันรันเนอร์ได้รับการยอมรับว่าเป็นการออกแบบที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดของกังหันอิมพัลส์

ต่อมาเลสเตอร์เพลตันได้จดสิทธิบัตรวงล้อของเขาและในปี 1888 ได้ก่อตั้ง บริษัท Pelton Water Wheel ในซานฟรานซิสโก "Pelton" เป็นเครื่องหมายการค้าจดทะเบียนของผลิตภัณฑ์ของ บริษัท นั้น แต่คำนี้ใช้เพื่อระบุกังหันอิมพัลส์ที่คล้ายกัน

ต่อจากนั้นการออกแบบใหม่ได้เกิดขึ้นเช่นกังหัน Turgo ซึ่งได้รับการจดสิทธิบัตรในปี 1919 และกังหัน Banki ได้แรงบันดาลใจจากโมเดลล้อ Pelton

การทำงานของกังหัน Pelton

เทอร์ไบน์มีสองประเภท: กังหันปฏิกิริยาและกังหันอิมพัลส์ ในกังหันปฏิกิริยาจะมีน้ำท่าไหลออกมาภายใต้แรงดันของห้องปิด ตัวอย่างเช่นเครื่องฉีดน้ำสวนแบบง่าย ๆ

ใน Pelton Impulse Turbine เมื่อถังที่ตั้งอยู่บนขอบของล้อรับน้ำโดยตรงที่ความเร็วสูงพวกมันจะเปิดใช้งานการเคลื่อนไหวหมุนของกังหันโดยเปลี่ยนพลังงานจลน์เป็นพลังงานไดนามิก

แม้ว่าพลังงานจลน์และพลังงานความดันจะถูกใช้ในกังหันปฏิกิริยาและแม้ว่าพลังงานทั้งหมดที่ส่งในเครื่องกังหันชีพจรจะเป็นพลังงานจลน์ดังนั้นการทำงานของกังหันทั้งสองขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงความเร็วของน้ำ ดังนั้นมันจะออกแรงแรงแบบไดนามิกในองค์ประกอบการหมุนนี้

ใบสมัคร

มีกังหันหลากหลายขนาดแตกต่างกันในตลาดอย่างไรก็ตามขอแนะนำให้ใช้กังหันประเภท Pelton ในระดับความสูงตั้งแต่ 300 เมตรถึงประมาณ 700 เมตรหรือมากกว่า

กังหันขนาดเล็กใช้สำหรับวัตถุประสงค์ภายในประเทศ ด้วยพลังงานแบบไดนามิกที่เกิดจากความเร็วของน้ำทำให้สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้อย่างง่ายดายในแบบที่กังหันส่วนใหญ่ใช้สำหรับการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ

ตัวอย่างเช่นสถานีไฟฟ้าพลังน้ำ Bieudron ในเขื่อนแกรนด์ดิเซ็นซ์ตั้งอยู่ในเทือกเขาแอลป์ของสวิสในเขตวาเลประเทศสวิตเซอร์แลนด์

โรงงานนี้เริ่มผลิตในปี 1998 โดยมีสถิติโลกอยู่สองแห่ง: มันมีกังหัน Pelton ที่ทรงพลังที่สุดในโลกและหัวที่สูงที่สุดที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ

โรงงานแห่งนี้มีกังหัน Pelton สามกังหันแต่ละแห่งมีการดำเนินงานที่ระดับความสูงประมาณ 1, 869 เมตรและอัตราการไหลของ 25 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาทีทำงานด้วยประสิทธิภาพมากกว่า 92%

ในเดือนธันวาคม 2000 ประตูของเขื่อน Cleuson-Dixence ซึ่งเลี้ยงกังหัน Pelton ใน Bieudron หยุดที่ 1, 334 เมตรบังคับให้ปิดโรงไฟฟ้า

ความร้าวฉานมีความยาว 9 เมตรกว้าง 60 เซนติเมตรทำให้การไหลผ่านการแตกเกิน 150 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาทีนั่นคือมันปล่อยน้ำจำนวนมากอย่างรวดเร็วด้วยแรงดันสูงทำลาย มีทางเดิน 100 เฮกตาร์ประมาณทุ่งหญ้าสวนผลไม้การล้างชาเล่ต์และโรงนาหลายแห่งที่ตั้งอยู่รอบ ๆ บริเวณนี้

พวกเขาทำการสอบสวนที่ดีเกี่ยวกับอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นเป็นผลให้ออกแบบท่อบังคับเกือบทั้งหมด สาเหตุของการแตกก็ยังไม่ทราบ

การออกแบบจำเป็นต้องมีการปรับปรุงในการบุของท่อและการปรับปรุงดินรอบ ๆ ท่อบังคับเพื่อลดการไหลของน้ำระหว่างท่อและหิน

ส่วนที่เสียหายของท่อบังคับถูกเปลี่ยนเส้นทางจากตำแหน่งก่อนหน้าเพื่อค้นหาหินก้อนใหม่ที่เสถียรกว่า การก่อสร้างประตูที่ออกแบบใหม่แล้วเสร็จในปี 2009

สิ่งอำนวยความสะดวกของ Bieudron ไม่สามารถใช้งานได้หลังจากเกิดอุบัติเหตุนี้จนกระทั่งมันกลับมาทำงานได้อย่างสมบูรณ์ในเดือนมกราคม 2010