펠턴 수력 터빈

설명

펠턴 터빈은 수두가 100M-1000M인 경우에 널리 사용되며, 높은 수두이지만 작은 유량을 가진 발전소에 적합합니다. 러너는 고압관을 통해 분사 노즐에서 나오는 제트 흐름으로 강하게 밀려 작동합니다. 펠턴 터빈은 컴팩트한 구조, 안정적인 작동 및 간편한 조작으로 알려져 있습니다.

적용 가능한 수두: H=100-1000 m. 높은 수두와 작은 유량을 가진 경우, 러너는 고압관을 통해 분사 노즐에서 제트 흐름으로 강하게 밀려 작동합니다. 이는 수직형과 수평형으로 나뉩니다. 수평형은 각각 1-2 개의 러너를 가지고 있으며, 각 러너는 1-2 개의 노즐을 가지고 있습니다. 수직형은 하나의 러너만을 가지고 있으며, 각 러너는 2-4 개의 노즐을 가지고 있습니다.

응용

펠턴 휠은 상대적으로 높은 수력 수두와 낮은 유량을 가진 수원에서 수력 발전을 위한 선호되는 터빈입니다. 펠턴 휠은 이러한 조건에서 가장 효율적입니다. 따라서, 높은 압력과 낮은 유량을 가진 수원에서 추출할 수 있는 전력은 낮은 압력과 높은 유량을 가진 수원보다 많습니다. 두 유량이 이론적으로 동일한 전력을 가진다고 하더라도 말입니다. 또한 두 수원 모두에 대해 비교 가능한 양의 파이프 재료가 필요하며, 한 쪽은 긴 얇은 파이프를, 다른 쪽은 짧고 넓은 파이프를 요구합니다. 펠턴 휠은 모든 크기로 제작됩니다. 수력 발전소에서는 수직 오일 패드 베어링에 장착된 멀티톤 펠턴 휠이 있습니다. 가장 큰 단위는 최대 200 메가와트까지 가능합니다. 가장 작은 펠턴 휠은 몇 인치 크기이며, 몇 갤런 분당의 유량을 가진 산악계곡에서 전력을 얻는데 사용될 수 있습니다. 일부 시스템은 수도관 플럼빙 장치를 이용하여 물을 공급합니다. 이러한 소형 장치는 30 미터 이상의 수두를 가진 경우에 사용하도록 권장되며, 상당한 전력 수준을 생성하기 위해 필요합니다. 물 유량과 설계에 따라 펠턴 휠은 15 미터에서 1,800 미터 사이의 수두에서 최상의 성능을 발휘하지만, 이론적으로는 제한이 없습니다.

특징

• 고수두 전용 설계: 일반적으로 100 미터 이상(일부 모델은 수천 미터까지 처리 가능)의 높은 수두와 낮은 유량을 가진 수원에 적합합니다. 잠재 에너지를 운동 에너지로 효과적으로 변환하며, 높은 낙차 시나리오에서 다른 터빈 유형보다 훨씬 높은 효율성을 보입니다.
• 충격형 에너지 변환: 노즐을 통해 고압수를 고속 제트로 변환하여 러너의 버킷 형태의 날개에 직접 충격을 줍니다. 물 흐름은 날개 표면만 접촉하고(유로를 채우지 않음), 에너지 변환 과정은 "충격 순간"에 집중되어 구조적 스트레스가 명확해집니다.
• 낮은 수질 요구사항: 물 흐름이 복잡한 유로(예: 스크류 및 가이드 반)를 통과하지 않으므로, 침전물이나 불순물로 인한 내부 막힘 또는 마모가 덜 발생합니다. 유지보수 주기가 길고, 산악 지역과 같이 수질이 복잡한 수원에도 적합합니다.
• 유연한 출력 조절: 작동 중인 노즐 수(예: 2-노즐, 4-노즐 모델)를 증가하거나 감소시키거나 개별 노즐의 제트 직경을 조정하여 단계적 또는 연속적인 단위 출력 조절을 달성할 수 있으며, 그리드 부하의 변동 요구에 대응할 수 있습니다.
• 간단한 구조 및 쉬운 유지보수: 핵심 구성 요소는 노즐, 러너, 케이싱뿐이며, 복잡한 유도 메커니즘(반응형 터빈의 가이드 반 등)이 없습니다. 설치 난이도가 낮으며, 일상적인 유지보수는 주로 노즐 마모 및 러너 청소에 집중되며, 비용을 관리할 수 있습니다.