Turbina hidroeléctrica Pelton

Las turbinas de impulso son turbinas de agua que utilizan la energía cinética de las corrientes de chorro de alta presión para hacer el trabajo.El agua de alta presión se convierte en corrientes de chorro de alta velocidad a través de las boquillas de la turbina, que luego golpean los cubos de la turbina, haciendo que la turbina gire y realice el trabajo.
Hay tres tipos principales de turbinas de impulso:las turbinas hidroeléctricas Pelton, Turbinas hidroeléctricasEn esta sección se presentan las turbinas Pelton y Turgo más utilizadas.

Corredor y principio de trabajo

La figura 1 muestra el eje de una turbina Pelton, con la vista frontal a la izquierda y la vista lateral a la derecha.Así que también se llama una turbina de cubo.

Figura 1 Corredor de la turbina Pelton

La figura 2 muestra una sección transversal de un cubo. Se puede ver que el cubo está compuesto por dos cuerpos en forma de cuchara dispuestos uno al lado del otro.El flujo de agua es lanzado a los dos cuerpos en forma de cuchara, conduciendo al corredor a girar.

Figura 2 Vista de la sección transversal de un cubo

La figura 3 es un diagrama del principio de funcionamiento de una turbina Pelton.La energía cinética del agua empuja los cubosLas líneas azules indican el flujo de agua rociado por la boquilla y el flujo de agua reflejado por el corredor.

Figura 3 - Principio de funcionamiento de la turbina Pelton

La figura 4 es un diagrama que muestra la dirección del flujo del chorro de agua hacia los cubos.se divide por el borde de entrada a las superficies de trabajo de ambos ladosDespués de ser reflejado por los cubos, el flujo de chorro de alta velocidad transfiere su energía cinética a los cubos, empujándolos hacia adelante.

Figura 4 chorro de flujo del eje de la turbina Pelton

Mecanismo de inyección

El mecanismo de inyección, conocido como boquilla para abreviar, se compone principalmente de una boquilla, una aguja y un mecanismo móvil de aguja.El tamaño de la salida de la boquilla se cambia moviendo la aguja dentro de la boquillaLa figura 5 es un diagrama esquemático de la estructura del mecanismo de inyección.en el que la aguja se retrae en la tubería y la boquilla está en estado abierto.

Figura 5 - estructura de la entrada de tubería y mecanismo de inyección

En el diagrama, la aguja se mueve por control manual, girando el volante de mano permite que la aguja se mueva,cambiando así el caudal de agua de la boquillaPara las turbinas de agua de gran escala, se utilizan servo mecánicos hidráulicos o eléctricos para mover la aguja.Los mecanismos móviles antes mencionados están instalados fuera de la tubería y pertenecen al mecanismo de inyección controlado externamente.Hay otro tipo de mecanismo de inyección instalado en el interior de la boquilla, que no tiene una barra de aguja que se extienda fuera de la tubería y no requiere un codo.Trae gran comodidad al diseño de la tuberíaSin embargo, no se presentará aquí.

A la izquierda de la figura 6, la aguja se encuentra en la posición normal de trabajo y el flujo de agua se dirige hacia el cubo.la aguja se mueve hacia adelante para bloquear la abertura de la boquilla, y la boquilla está en estado cerrado.

Figura 6 Control del caudal de agua moviendo la aguja

Deflector

Ahora vamos a presentar el deflector. Las turbinas Pelton son turbinas de cabeza alta con un rango de cabeza de varios cientos de metros a más de mil metros.Las tuberías desde el depósito hasta la turbina pueden ser de entre un kilómetro y varios kilómetros de largoEn el caso de una falla de la red eléctrica que cause una salida, los conductos deben ser controlados.La fuente de agua debe cerrarse inmediatamente para detener la turbina.De lo contrario, la turbina perderá su carga, lo que conducirá a un rápido aumento de la velocidad de rotación y daños a la unidad.la gran cantidad de agua que se mueve dentro no puede parar de fluir rápidamenteSi las tuberías se cierran rápidamente, se generará una presión de agua extremadamente alta, lo que pondrá seriamente en peligro la seguridad de las tuberías.La única solución es redirigir el agua rociada hacia la turbina para que no golpee la turbina, en lugar de cortar el flujo de agua.
La instalación de un deflector delante de la boquilla es el método más simple.y la turbina funciona normalmente (izquierda de la figura 7)Cuando el deflector se baja, el flujo de agua de la boquilla se bloquea por el deflector y se redirige a la salida inferior (a la derecha de la figura 7), y la turbina deja de funcionar.El deflector puede girarse a la posición de bloqueo en 1 a 2 segundos.

Figura 7 - Principio de funcionamiento del deflector

La figura 8 es la principal animación de una turbina Pelton. Las pequeñas bolas verdes indican el flujo de agua reflejado desde el lado delantero del corredor,y las pequeñas cuentas naranjas indican el flujo de agua reflejado desde el lado trasero del corredorLa línea central del flujo de agua expulsado de la boquilla es tangente al círculo de paso del corredor. El círculo de paso es el círculo que pasa a través de los puntos de impacto del chorro en el corredor,De ahí el nombre "turbina Pelton" (que significa literalmente "turbina de impacto tangencial").