ペルトンタービンも接線油圧車輪やペルトン水車として知られているが、1870年代にアメリカのレスター・アレンペルトンによって発明された。タービンのいくつかの種類がペルトン型の前に作成されたが、これはまだ最も広く使用されています現在その効果のため。
シンプルでコンパクトな設計のインパルスタービンまたは水力タービンであり、主にバケット、デフレクター、または分割された可動ブレードで構成されたホイールの形状を持ち、その周囲に配置されます。
ブレードは個別に配置することも、中央ハブに取り付けることもできます。または、ホイール全体を1つの完全な部品に取り付けることもできます。機能するために、流体のエネルギーを運動に変換します。これは、高速の水の噴流が動いているブレードに衝突して回転し、動作を開始するときに生成されます。
これは一般的に水力発電所で発電するために使用され、利用可能な貯水池はタービンの上の特定の高さに配置されます。
歴史
油圧ホイールは、川から水を引くために使用され、人や動物の努力によって動かされた最初のホイールから生まれました。
これらのホイールは、紀元前2世紀にさかのぼり、パドルがホイールの外周に追加されました。現在のターボ機械または油圧機械として知られている機械を操作するために電流のエネルギーを利用する可能性が発見されたとき、油圧ホイールが使用され始めました。
ペルトン型インパルスタービンは1870年まで登場しませんでした。そのとき、アメリカ出身の鉱夫レスターアレンペルトンは、水車を引くための最初のメカニズムを水車と同じように実装し、その後、蒸気エンジンを実装しました。
これらのメカニズムは動作に失敗し始めました。そこから、ペルトンはブレードを備えた油圧ホイール、または水の衝撃を高速で受けるブレードを設計するというアイデアを思いつきました。
彼は、ジェットがブレードの中心ではなくエッジに当たったため、水流が逆方向に流れ出ており、タービンが加速しており、より効率的な方法になっていることを観察しました。この事実は、ジェットによって生成された運動エネルギーが保存され、電気エネルギーを生成するために使用できるという原理に基づいています。
ペルトンは、世界中の水力発電の発展に多大な貢献をした水力発電の父と見なされています。1870年代後半に彼自身がペルトンランナーと名付けた彼の発明は、最も効率的なインパルスタービン設計として認められました。
その後、レスター・ペルトンは彼のホイールの特許を取得し、1888年にサンフランシスコにペルトンウォーターホイールカンパニーを設立しました。「ペルトン」はその会社の製品の商標ですが、この用語は同様のインパルスタービンを識別するために使用されます。
その後、1919年に特許を取得したTurgoタービンや、Peltonホイールモデルに着想を得たBankiタービンなど、新しい設計が登場しました。
ペルトン水車の運転
タービンには、リアクションタービンとインパルスタービンの2種類があります。反応タービンでは、閉鎖チャンバーの圧力下で排水が行われます。たとえば、シンプルな庭のスプリンクラー。
ペルトン式インパルスタービンでは、車輪の外周にあるバケットが直接水を高速で受けると、タービンの回転運動を駆動し、運動エネルギーを動的エネルギーに変換します。
反応タービンでは運動エネルギーと圧力エネルギーの両方が使用されますが、インパルスタービンで供給されるすべてのエネルギーは運動エネルギーですが、両方のタービンの動作は水の速度の変化に依存します。それにより、前記回転要素に動的な力を及ぼす。
応用
市場にはサイズの異なる多種多様なタービンがありますが、300メートルから約700メートル以上の高さでペルトン型タービンを使用することをお勧めします。
小型タービンは家庭用に使用されます。水の速度によって生成される動的エネルギーのおかげで、これらのタービンが主に水力発電所の運転に使用されるように、電気エネルギーを簡単に生成できます。
たとえば、スイスのヴァレー州のスイスアルプスにあるGrande Dixenceダム複合施設のBieudron水力発電所。
このプラントは1998年に生産を開始し、2つの世界記録があります。それは、世界で最も強力なペルトンタービンと、水力発電に使用される最も高いヘッドを備えています。
この施設には3つのペルトンタービンが設置されており、それぞれのタービンの高さは約1869メートル、流量は毎秒25立方メートルで、92％を超える効率で稼働しています。
2000年12月、ビードロンのペルトン水車に給水するCleuson-Dixenceダムのゲートが約1,234メートルで破裂し、発電所を強制的に停止させました。
破裂は長さ9メートル、幅60センチメートルであり、破裂を通過する流れは150立方メートル/秒を超えました。つまり、高圧で大量の水が急速に放出され、破壊されました。その通路は、約100ヘクタールの牧草地、果樹園、森林、この地域の周りにあるさまざまなシャレーや納屋の洗浄です。
彼らは事故について大規模な調査を行った結果、水圧鉄管をほぼ完全に再設計しました。破裂の根本的な原因はまだ不明です。
再設計には、パイプと岩の間の水の流れを減らすために、管のライニングと水圧鉄管の周りの土壌の改善が必要でした。
水圧鉄管の損傷部分は以前の場所からリダイレクトされ、より安定した新しい岩が見つかりました。再設計されたゲートの建設は2009年に完了しました。
この事故の後、Bieudron施設は2010年1月に完全に稼働するまで稼働していませんでした。
参考文献
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