Pelton-Wasserturbine

Beschreibung

Die Pelton-Turbine wird häufig bei einem Wasserspiegel von 100 bis 1000 Metern eingesetzt und ist für Kraftwerke mit hohem Fall aber geringem Wasserfluss geeignet. Der Laufrad arbeitet, indem es durch den Strahlstrom, der über eine Hochdruckleitung aus dem Einspritzdüse kommt, stark angetrieben wird. Die Pelton-Turbine gilt als kompakt, stabil in Betrieb und einfach zu handhaben.

Anwendbarer Wasserspiegel: H=100-1000 m. Für hohe Wasserspiegel mit geringem Wasserfluss verwendet, arbeitet das Laufrad, indem es durch den Strahlstrom, der über die Einspritzdüse aus der Hochdruckleitung umgeschaltet wird, stark angetrieben wird. Es gibt vertikale und horizontale Typen. Horizontale Typen haben jeweils 1-2 Laufräder, jedes Laufrad hat 1-2 Düsen, vertikale Typen haben jeweils nur ein Laufrad, jedes Laufrad hat 2-4 Düsen.

Anwendungen

Pelton-Räder sind die bevorzugten Turbinen für Wasserkraft, wenn die verfügbare Wasserquelle einen relativ hohen hydraulischen Spiegel bei niedrigen Flussraten aufweist, bei denen das Pelton-Rad am effizientesten arbeitet. Somit kann mehr Energie aus einer Wasserquelle mit hohem Druck und geringem Fluss als aus einer Quelle mit niedrigem Druck und hohem Fluss gewonnen werden, selbst wenn die beiden Ströme theoretisch die gleiche Leistung enthalten. Auch wird vergleichbare Menge an Rohrmaterial für beide Quellen benötigt, wobei die eine eine lange dünne Rohrleitung und die andere eine kurze breite Rohrleitung erfordert. Pelton-Räder werden in allen Größen hergestellt. Es gibt mehrere Tonnen schwere Pelton-Räder, die in Wasserkraftwerken auf vertikalen Ölpolsterlager gelagert sind. Die größten Einheiten können bis zu 200 Megawatt betragen. Die kleinsten Pelton-Räder sind nur wenige Zentimeter breit und können zur Gewinnung von Energie aus Gebirgsbächen mit Flüssen von einigen Gallonen pro Minute genutzt werden. Einige dieser Systeme nutzen Haushaltsinstallationen für die Wasserzufuhr. Diese kleinen Einheiten werden für den Einsatz mit dreißig Metern oder mehr Spiegel empfohlen, um signifikante Leistungsniveaus zu erzeugen. Abhängig vom Wasserfluss und Design arbeiten Pelton-Räder am besten mit Spiegeln von 15 Metern bis 1.800 Metern, obwohl es keine theoretische Obergrenze gibt.

Merkmale

• Spezielles Design für hohe Spiegel: Speziell für Wasserquellen mit hohen Spiegeln (typischerweise ≥100 Meter, und einige Modelle können mehrere tausend Meter bewältigen) und geringen Flussraten geeignet. Es konvertiert die potentielle Energie des Wassers effizient in kinetische Energie und ist in Szenarien mit hohem Fall deutlich effizienter als andere Turbinentypen.
• Impulsartige Energiewandlung: Konvertiert den Hochdruck-Wasserfluss durch Düsen in hochgeschwindige Strahlen, die direkt auf die eimerförmigen Blätter des Laufrades treffen. Der Wasserfluss berührt nur die Oberflächen der Blätter (ohne den Flusskanal zu füllen), und der Energiewandlungsprozess konzentriert sich auf den "Aufprallmoment", was zu klareren strukturellen Spannungen führt.
• Niedrige Anforderungen an die Wasserqualität: Da der Wasserfluss nicht durch komplexe Flusskanäle (wie Schneckenhäuser und Stauraeder) fließt, ist er weniger anfällig für innere Verstopfungen oder Verschleiß durch Sedimente und Unreinheiten im Wasser. Er hat einen längeren Wartungszyklus und ist für Wasserquellen mit relativ komplexer Wasserqualität, wie in Gebirgsregionen, geeignet.
• Flexible Ausgaberegulierung: Kann durch Erhöhung oder Verringerung der Anzahl der in Betrieb befindlichen Düsen (z.B. 2-Düsen-, 4-Düsen-Modelle) oder Anpassung des Strahldurchmessers einzelner Düsen eine gestufte oder kontinuierliche Regulierung der Einheitenausgabe erreichen, um den Schwankungsbedürfnissen des Netzlasts anzupassen.
• Einfache Struktur & einfache Wartung: Kernkomponenten bestehen nur aus Düsen, Laufrädern und Gehäusen, ohne komplexe Wasserleitmechanismen (wie die Stauraeder von Reaktionsturbinen). Die Installation ist einfach, und die tägliche Wartung konzentriert sich hauptsächlich auf den Verschleiß der Düsen und die Reinigung des Laufrades, wobei die Kosten steuerbar sind.