กังหันเพลตันยังเป็นที่รู้จักล้อไฮดรอลิวงหรือ Pelton ล้อ, ถูกคิดค้นโดยชาวอเมริกันเลสเตอร์อัลเลน Pelton ในยุค 1870. แม้ว่าหลายประเภทของกังหันถูกสร้างขึ้นก่อนชนิด Pelton นี้ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย ในปัจจุบันเพื่อประสิทธิภาพ
เป็นกังหันอิมพัลส์หรือกังหันไฮดรอลิกที่มีการออกแบบที่เรียบง่ายและกะทัดรัดมีรูปร่างของล้อประกอบด้วยถังส่วนเบี่ยงเบนหรือใบมีดเคลื่อนที่ที่แบ่งออกซึ่งตั้งอยู่รอบ ๆ รอบนอก
ใบมีดสามารถวางแยกกันหรือติดกับดุมกลางหรือติดตั้งล้อทั้งหมดเป็นชิ้นเดียวก็ได้ ในการทำงานมันจะแปลงพลังงานของของไหลเป็นการเคลื่อนที่ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อเจ็ทน้ำความเร็วสูงกระทบใบมีดที่กำลังเคลื่อนที่ทำให้มันหมุนและเริ่มทำงาน
โดยทั่วไปจะใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าพลังน้ำซึ่งอ่างเก็บน้ำที่มีอยู่จะอยู่ที่ระดับความสูงเหนือกังหัน
ประวัติศาสตร์
ล้อไฮดรอลิกเกิดจากล้อแรกที่ใช้ในการดึงน้ำจากแม่น้ำและถูกเคลื่อนย้ายด้วยความพยายามของมนุษย์หรือสัตว์
ล้อเหล่านี้มีอายุย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 2 ก่อนคริสตกาลเมื่อมีการเพิ่มไม้พายเข้าไปในเส้นรอบวงของวงล้อ ล้อไฮดรอลิกเริ่มถูกนำมาใช้เมื่อมีการค้นพบความเป็นไปได้ในการควบคุมพลังงานของกระแสน้ำเพื่อใช้กับเครื่องจักรอื่น ๆ ในปัจจุบันซึ่งรู้จักกันในชื่อ turbomachines หรือเครื่องจักรไฮดรอลิก
กังหันอิมพัลส์ชนิด Pelton ไม่ปรากฏจนกระทั่งปีพ. ศ. 2413 เมื่อคนงานเหมือง Lester Allen Pelton จากอเมริกาใช้กลไกแรกที่มีล้อเพื่อดึงน้ำคล้ายกับโรงสีจากนั้นเขาก็ใช้เครื่องจักรไอน้ำ
กลไกเหล่านี้เริ่มล้มเหลวในการดำเนินการ จากนั้น Pelton จึงเกิดแนวคิดในการออกแบบล้อไฮดรอลิกที่มีใบมีดหรือใบมีดที่รับแรงกระแทกของน้ำด้วยความเร็วสูง
เขาสังเกตว่าไอพ่นพุ่งเข้าที่ขอบใบพัดแทนที่จะเป็นจุดศูนย์กลางและส่งผลให้การไหลของน้ำออกไปในทิศทางย้อนกลับและกังหันจะเร่งความเร็วขึ้นทำให้เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ข้อเท็จจริงนี้ตั้งอยู่บนหลักการที่พลังงานจลน์ที่ผลิตโดยเครื่องบินเจ็ทได้รับการอนุรักษ์และสามารถใช้เพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้าได้
Pelton ถือเป็นบิดาของไฟฟ้าพลังน้ำเนื่องจากมีส่วนสำคัญในการพัฒนาไฟฟ้าพลังน้ำทั่วโลก สิ่งประดิษฐ์ของเขาในช่วงปลายทศวรรษที่ 1870 ซึ่งขนานนามโดยตัวเขาเองว่า Pelton Runner ได้รับการยอมรับว่าเป็นการออกแบบกังหันอิมพัลส์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุด
ต่อมา Lester Pelton ได้จดสิทธิบัตรล้อของเขาและในปีพ. ศ. 2431 ได้ก่อตั้ง บริษัท Pelton Water Wheel Company ในซานฟรานซิสโก "Pelton" เป็นเครื่องหมายการค้าของผลิตภัณฑ์ของ บริษัท นั้น แต่คำนี้ใช้เพื่อระบุกังหันอิมพัลส์ที่คล้ายกัน
ต่อมามีการออกแบบใหม่ ๆ เช่นกังหัน Turgo ที่จดสิทธิบัตรในปีพ. ศ. 2462 และกังหัน Banki ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากรุ่นล้อ Pelton
การทำงานของกังหัน Pelton
กังหันมีสองประเภทคือกังหันปฏิกิริยาและกังหันอิมพัลส์ ในกังหันปฏิกิริยาการระบายน้ำจะเกิดขึ้นภายใต้ความกดดันของห้องปิด ตัวอย่างเช่นสปริงเกลอร์สวนธรรมดา
ในกังหันอิมพัลส์ชนิด Pelton เมื่อถังที่อยู่รอบนอกของวงล้อรับน้ำโดยตรงด้วยความเร็วสูงพวกมันจะขับเคลื่อนการเคลื่อนที่แบบหมุนของกังหันโดยเปลี่ยนพลังงานจลน์ให้เป็นพลังงานไดนามิก
แม้ว่าทั้งพลังงานจลน์และพลังงานความดันจะถูกใช้ในกังหันปฏิกิริยาและถึงแม้ว่าพลังงานทั้งหมดที่ส่งในกังหันอิมพัลส์จะเป็นพลังงานจลน์ดังนั้นการทำงานของกังหันทั้งสองจึงขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงความเร็วของน้ำ เพื่อให้เกิดแรงไดนามิกกับองค์ประกอบที่หมุนดังกล่าว
ใบสมัคร
มีกังหันหลากหลายขนาดในตลาด แต่ขอแนะนำให้ใช้กังหันประเภท Pelton ที่ความสูงตั้งแต่ 300 เมตรถึงประมาณ 700 เมตรหรือมากกว่านั้นโดยประมาณ
กังหันขนาดเล็กใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในประเทศ ด้วยพลังงานไดนามิกที่เกิดจากความเร็วของน้ำทำให้สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้อย่างง่ายดายในลักษณะที่กังหันเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ
ตัวอย่างเช่นสถานีไฟฟ้าพลังน้ำ Bieudron ในคอมเพล็กซ์เขื่อน Grande Dixence ซึ่งตั้งอยู่ในเทือกเขา Swiss Alps ในเขต Valais ประเทศสวิตเซอร์แลนด์
โรงงานแห่งนี้เริ่มการผลิตในปี 2541 โดยมีสถิติโลกสองประการคือมีกังหัน Pelton ที่ทรงพลังที่สุดในโลกและเป็นหัวที่สูงที่สุดที่ใช้ในการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังน้ำ
โรงงานแห่งนี้มีกังหัน Pelton สามตัวแต่ละตัวทำงานที่ความสูงประมาณ 1869 เมตรและอัตราการไหล 25 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาทีทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า 92%
ในเดือนธันวาคมปี 2000 ประตูของเขื่อน Cleuson-Dixence ซึ่งเลี้ยงกังหัน Pelton ที่ Bieudron แตกออกที่ความสูงประมาณ 1,234 เมตรบังคับให้ปิดโรงไฟฟ้า
รอยแตกมีความยาว 9 เมตรกว้าง 60 เซนติเมตรทำให้การไหลผ่านรอยแยกเกิน 150 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาทีนั่นคือมีการปล่อยน้ำจำนวนมากอย่างรวดเร็วด้วยความดันสูงทำลาย ทางเดินประมาณ 100 เฮกตาร์ของทุ่งหญ้าสวนผลไม้ป่าการซักล้างของกระท่อมและโรงนาต่างๆที่ตั้งอยู่รอบ ๆ บริเวณนี้
พวกเขาทำการสอบสวนครั้งใหญ่เกี่ยวกับอุบัติเหตุซึ่งเป็นผลให้พวกเขาออกแบบคอกม้าใหม่เกือบทั้งหมด ยังไม่ทราบสาเหตุที่แท้จริงของการแตก
การออกแบบใหม่จำเป็นต้องมีการปรับปรุงท่อซับและการปรับปรุงดินรอบ ๆ เพนสต็อคเพื่อลดการไหลของน้ำระหว่างท่อกับหิน
ส่วนที่เสียหายของเพนสต็อคถูกเปลี่ยนเส้นทางจากตำแหน่งก่อนหน้าเพื่อค้นหาหินก้อนใหม่ที่มีเสถียรภาพมากขึ้น การก่อสร้างประตูที่ออกแบบใหม่แล้วเสร็จในปี 2552
สิ่งอำนวยความสะดวกของ Bieudron ไม่สามารถใช้งานได้หลังจากเกิดอุบัติเหตุนี้จนกว่าจะเปิดให้บริการเต็มรูปแบบในเดือนมกราคม 2010
อ้างอิง
- ล้อเพนตัน Wikipedia สารานุกรมเสรี สืบค้นแล้ว: en.wikipedia.org
- กังหัน Pelton Wikipedia สารานุกรมเสรี สืบค้นจาก es.wikipedia.org
- เลสเตอร์อัลเลนเพลตัน Wikipedia สารานุกรมเสรี สืบค้นจาก en.wikipedia.org
- สถานีไฟฟ้าพลังน้ำ Bieudron Wikipedia สารานุกรมเสรี สืบค้นจาก en.wikipedia.org
- กังหัน Pelton และ Turgo พลังงานทดแทนเป็นอันดับแรก กู้คืนจาก revablesfirst.co.uk
- Hanania J. , Stenhouse K. และ Jason Donev J. Pelton Turbine สารานุกรมการศึกษาพลังงาน. กู้คืนจาก energyeducation.ca
- Pelton Turbine - ลักษณะการทำงานและการออกแบบ เรียนวิศวะ. กู้คืนจาก learnengineering.org
- กังหันไฮดรอลิก เครื่องไฟฟ้า OJSC. กู้คืนจาก power-m.ru/es/
- ล้อ Pelton Hartvigsen Hydro. กู้คืนจาก h-hydro.com
- กลศาสตร์องค์ประกอบของของเหลว Bolinaga JJ มหาวิทยาลัยคาทอลิก Andres Bello Caracas, 2010. การใช้งานกับเครื่องจักรไฮดรอลิก. 298.
- Linsley RK และ Franzini JB วิศวกรรมทรัพยากรไฮดรอลิก CECSA เครื่องจักรไฮดรอลิก ตอนที่ 12. 399-402, 417.
- Wylie S. กลศาสตร์ของของเหลว McGraw Hill พิมพ์ครั้งที่หก. ทฤษฎี Turbomachines 531-532.