TURBINA PELTONA

 

W roku 1880, Amerykanin Lester A. Pelton wynalazł turbinę natryskową, która została nazwana turbiną Peltona. Turbiny Peltona (rys. 1) stosowane są do dużych spadów sięgających nawet do 2000 m. Całkowity spad statyczny pomniejszony o straty przepływu zostaje zamieniony w dyszy na energię prędkości strumienia wody, która to jest przekazywana wirnikowi składającemu się z łopatek w postaci czarek oraz tarczy kołowej z piastą. Spotyka się wirniki wykonane w postaci odlewu lub też czarki mogą być osobnymi odlewami połączonymi z tarczą za pomocą śrub i klinów. Wirnik wykonany w postaci całego odlewu jest droższy w użyciu, gdyż w przypadku uszkodzenia podczas eksploatacji łopatki należy wymienić cały odlew, a nie jedynie uszkodzoną łopatkę.

 

 
Rys. 1. Turbina Peltona, 1 – rurociąg doprowadzający, 2 – sterowanie ręczne, 3 – urządzenie przesuwające iglicę, 4 – dysza z iglicą, 5 – osłona wirnika,
6 – wirnik turbiny, 7 – odcinacz wody, 8 – korpus turbiny, 9 – kanał odpływowy, 10 – odchylacz strumienia.
 

 

Rys. 2. Łopatka wirnika turbiny Peltona.
 

Kierownica turbiny Peltona zbudowana jest z jednej lub kilku dysz, które natryskują wodą łopatki wirnika (rys. 2). Natężenie przepływu wody zmienia się za pomocą przesunięcia osiowo dyszy osadzonej współosiowo z iglicą, co powoduje zwiększenie lub zmniejszenie otworu wypływowego. Aby zwiększyć szybkości turbiny Peltona stosuje się kilka wirników na wspólnym wale i natryskiwanie każdego osobno z kilku dysz. Turbiny Peltona z wałem pionowym wykorzystują jeden wirnik natryskiwany z jednej, dwóch, trzech, czterech nawet sześciu dysz. W turbinach Peltona z wałami poziomymi wirniki osadzone na jednym wale nie przekraczają trzech sztuk a każdy jest natryskiwany z jednej lub dwóch dysz (rys. 3). Spotykane były także turbiny Peltona z wirnikami natryskiwanymi z trzech dysz, lecz niestety takie rozwiązanie powodowały nagłe obniżenie mocy podczas pracy owej turbiny w trakcie zderzenia z łopatką strumieni spływających z sąsiednich dysz. Podobne sytuacje wpłynęły na stosowanie tylko dwóch dysz na jeden wirnik w turbinach o wałach poziomych oraz o stosowaniu do sześciu dysz na wirnik w przypadku turbin o wałach pionowych.
Odchylacz strumienia (rys. 5) lub odcinacz (rys. 4), czyli ruchome ostrze stosuje się jako kolejny element sterujący poza iglicą regulacyjną, aby uniknąć niebezpiecznego dla rurociągu wzrostu ciśnienia. Urządzenia pomocnicze mają za zadanie odchylenie strumienia lub też jego odcięcie przy znacznym obciążeniu turbiny, a co za tym wiąże pozwalają na powrót iglicy z położenia pierwotnego do stanu, w którym zostanie zmniejszone obciążenie. Wraz z przesunięciem iglicy przymykającej otwór wypływowy odchylacz lub odcinacz zostaje cofnięty ze strumienia do położenia pierwotnego.

 

 

 Rys. 3. Jednowirnikowa turbina Peltona o wale poziomym z dwoma dyszami.
 

Rys. 4. Odcinacz strumienia turbiny Peltona: a) położenie przed odciążeniem b) położenie bezpośrednie po nagłym odciążeniu, c) położenie po ustaleniu się zmniejszonego obciążenia.
 
Aby uniknąć zanurzenia łopatek w kanale odpływowym przy najwyższym poziomie wody należy zwrócić szczególną uwagę na ustawienie turbiny. Przy ustalaniu spadu należy także uwzględnić duże wahania poziomu wody oby podczas ich wirnik nie znajdował się znacznie ponad tym poziomem.
 

 

Rys. 5. Odchylacz strumienia turbiny Peltona.

 

Fotografie turbin Peltona
 

Opracowano na podstawie:

Władysław Krzyżanowski, Turbiny wodne, konstrukcja i zasady regulacji, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1971 ·r.

Marian Hoffman, Małe elektrownie wodne – poradnik, Wydawnictwo Nabba, Warszawa 1992 r.

http://pl.wikipedia.org/wiki/Turbina_Peltona

http://www.sciaga.pl/tekst/53664-54-turbina_peltona

http://www.turbiny.pl/category/turbiny/page/2