توربين بيلتون للماء

الوصف

تُستخدم توربينة بيلتون على نطاق واسع مع رأس مائي يتراوح بين 100 متر إلى 1000 متر، وهي مناسبة للمحطات الكهربائية ذات الرأس المائي العالي ولكن مع تدفق مائي صغير. يعمل المروحة عن طريق الدفع القوي من خلال تدفق النفث الذي يأتي من فوهة الحقن عبر أنبوب عالي الضغط. تعتبر توربينة بيلتون ذات هيكل مدمج، تشغيل مستقر وسهل التعامل.

رأس الماء المناسب: H=100-1000 م. تستخدم للرأس المائي العالي مع تدفق مائي صغير، يعمل المروحة عن طريق الدفع القوي من خلال تدفق النفث الذي يتم تحويله عبر فوهة الحقن من أنبوب عالي الضغط. تنقسم إلى نوع عمودي وأفقي. النوع الأفقي يحتوي كل واحد منه على 1-2 مروحة، وكل مروحة تحتوي على 1-2 فوهة، النوع العمودي يحتوي فقط على مروحة واحدة، وكل مروحة تحتوي على 2-4 فوهات.

التطبيقات

تعتبر عجلات بيلتون التوربين المفضل للكهرباء الهيدروليكية عندما يكون مصدر المياه المتاح له رأس مائي عالٍ نسبيًا بمعدلات تدفق منخفضة، حيث تكون عجلة بيلتون الأكثر كفاءة. وبالتالي، يمكن استخراج طاقة أكبر من مصدر مائي ذو ضغط عالٍ وتدفق منخفض أكثر مما يمكن من مصدر ذي ضغط منخفض وتدفق عالٍ، حتى وإن كان لدى التدفقتين نفس الطاقة النظرية. كما أن كمية مماثلة من مواد الأنابيب مطلوبة لكل من المصادرتين، أحدهما يتطلب أنبوبًا طويلًا ورفيعًا، والآخر قصيرًا وواسعًا. تصنع عجلات بيلتون بأحجام مختلفة. هناك عجلات بيلتون متعددة الأطنان مثبتة على محامل زيتية عمودية في محطات الكهرباء الهيدروليكية. يمكن أن يصل أكبر الوحدات إلى 200 ميجاوات. أصغر عجلات بيلتون لا تتجاوز بضعة بوصات ويمكن استخدامها للاستفادة من الطاقة من جداول الجبال التي لديها تدفقات قليلة من الغالونات في الدقيقة. بعض هذه الأنظمة تستفيد من معدات السباكة المنزلية لتوصيل المياه. يُنصح باستخدام هذه الوحدات الصغيرة مع رأس مائي يبلغ 30 مترًا أو أكثر، وذلك لكي تتمكن من إنتاج مستويات كبيرة من الطاقة. اعتمادًا على تدفق المياه والتصميم، تعمل عجلات بيلتون بشكل أفضل مع رؤوس تتراوح بين 15 مترًا إلى 1800 متر، رغم أنه لا يوجد حد نظري.

المميزات

• تصميم مخصص للرأس المائي العالي: مناسب بشكل خاص لمصادر المياه ذات الرأس المائي العالي (عادة ≥100 متر، وبعض النماذج يمكن أن تتعامل مع عدة آلاف من الأمتار) ومعدلات تدفق منخفضة. تقوم بكفاءة عالية بتحويل الطاقة الكامنة للمياه إلى طاقة حركية، وكفاءتها أعلى بكثير من أنواع التوربين الأخرى في سيناريوهات الانخفاض العالي.
• تحويل الطاقة من النوع النبضي: يقوم بتحويل تدفق المياه عالي الضغط إلى نفثات سريعة من خلال الفوهات، والتي تؤثر مباشرة على الشفرات ذات الشكل الدلو على المروحة. لا يلامس تدفق المياه سوى سطح الشفرات (دون ملء قناة التدفق)، ويتم التركيز على عملية تحويل الطاقة في "لحظة الاصطدام"، مما يؤدي إلى توتر هيكلي أوضح.
• متطلبات جودة المياه المنخفضة: بما أن تدفق المياه لا يمر عبر قنوات تدفق معقدة (مثل الحلزونات والأجنحة المرشدة)، فإنه أقل عرضة للانسداد الداخلي أو التآكل بسبب الرواسب والشوائب في المياه. لديه دورة صيانة أطول ومناسب لجودة المياه المعقدة نسبيًا، مثل تلك الموجودة في المناطق الجبلية.
• تنظيم الإخراج المرن: يمكن تحقيق تنظيم متدرج أو مستمر لإخراج الوحدة من خلال زيادة أو تقليل عدد الفوهات في التشغيل (مثل نماذج 2 فوهة، 4 فوهات) أو تعديل قطر النفث الفردي للفوهات، لتكيف مع احتياجات التقلب في الحمل الشبكي.
• الهيكل البسيط وسهولة الصيانة: تتكون المكونات الأساسية فقط من الفوهات والمراوح والقشرة، دون وجود آليات توجيه مائية معقدة (مثل الأجنحة المرشدة للتوربينات التفاعلية). لديه صعوبة تركيب منخفضة، والصيانة اليومية تركز بشكل أساسي على التآكل في الفوهات وتنظيف المروحة، بتكلفة قابلة للتحكم.