펠튼 수력 터빈

충동 터빈 (impulse turbines) 은 고압 제트 스트림의 운동 에너지를 활용하여 작업을 수행하는 물 터빈이다. 높은 헤드 저수지에서 나오는 물은 펜스토크를 통해 터빈으로 인도된다.고압 물은 터빈의 노즐을 통해 고속 제트 스트림으로 변환됩니다., 그 다음 터빈의 버킷에 충돌하여 터빈이 회전하고 작업을 수행하게됩니다.
충동 터빈은 크게 세 가지 종류가 있습니다.펠튼 수력 터빈 터고 수력 터빈이 섹션에서는 일반적으로 사용되는 펠튼 터빈과 터고 터빈을 소개합니다.

러너 와 작동 원칙

그림 1은 펠튼 터빈의 러너를 보여줍니다. 왼쪽의 전면 비, 오른쪽의 측면 비로. 러너는 바퀴 디스크와 여러 개의 버킷으로 구성됩니다.그래서 그것은 또한 버킷 터빈이라고합니다.

그림-1 펠튼 터빈 러너

그림 2는 칸의 가로 절단입니다. 칸의 가로 절단에서 칸은 옆으로 배치 된 두 개의?? 가 모양의 몸으로 구성되어 있음을 알 수 있습니다.물 흐름은 두 개의?? 가 모양의 몸으로 쏟아집니다., 달리기 회전 운전.

그림 2 칸의 가로 절단

그림 3은 펠튼 터빈의 작동 원리 도표입니다. 고속 물 흐름은 노즐을 통해 버킷으로 스프레이되며 버킷에 의해 반사되고 배charge됩니다.물의 운동 에너지는 버킷을 밀어냅니다.파란색 선은 노즐에 의해 스프레이되는 물 흐름과 러너에 의해 반사되는 물 흐름을 나타냅니다.

그림 3 - 펠튼 터빈의 작동 원리

그림 4은 배에 물의 조류 방향을 보여주는 다이어그램입니다. 노즐에서 방출되는 고속 물 흐름은 배로 향합니다.입구 가장자리에 의해 양쪽의 작업 표면으로 갈라집니다., 그리고 그 다음 작업 표면에 의해 버킷에서 반사됩니다. 버킷에 의해 반사 된 후, 고속 제트 흐름은 가동 에너지를 버킷으로 전송하여 앞으로 밀어냅니다.

그림-4 펠튼 터빈 러너의 흐름 제트

주입 메커니즘

주입 메커니즘은 주입 노즐, 바늘, 바늘 이동 메커니즘으로 구성됩니다.노즐 출구 크기는 노즐 내부에 바늘을 이동하여 변경됩니다, 따라서 터빈의 전력을 조정하기 위해 노즐에서 물의 흐름 속도를 변경합니다. 그림 5는 주입 메커니즘의 구조의 스케마 다이어그램입니다.바늘이 파이프로 들어와 노즐이 열려있는 상태에서.

그림 5 - 파이프 입구와 주입 장치의 구조

바늘의 움직임은 바늘 이동 메커니즘에 의해 이루어집니다. 다이어그램에서 바늘은 수동 제어로 움직입니다. 손바퀴를 회전하면 바늘이 움직일 수 있습니다.따라서 노즐의 물 흐름 속도를 변경대용량 물 터빈의 경우 바늘을 움직이기 위해 수압 또는 전기 서보 메커니즘이 사용됩니다.상기 이동 메커니즘은 파이프 외부에 설치되어 외부에서 제어 된 주입 메커니즘에 속합니다.노즐 내부에 설치 된 다른 유형의 주입 메커니즘이 있으며 파이프 외부로 확장되는 바늘 막대가 없으며 팔꿈치가 필요하지 않습니다.파이프 라인 레이아웃에 큰 편의성을 가져옵니다하지만 여기서는 소개하지 않겠습니다.

그림 6의 왼쪽에 바늘은 정상적인 작업 위치에 있으며 물 흐름은 버킷으로 향합니다. 그림 6의 오른쪽에,바늘은 앞쪽으로 움직여 노즐 열기를 막습니다., 그리고 노즐은 닫힌 상태입니다.

그림 6나늘을 움직여서 물 흐름을 조절하는 방법

디플렉터

이제 펠튼 터빈의 반사기를 소개합니다. 펠튼 터빈은 몇백 미터에서 1000 미터 이상까지의 거리를 가진 높은 헤드 터빈입니다.저수지 에서 터빈 으로 이어지는 파이프 라인은 길이가 1 킬로미터 에서 몇 킬로미터 까지 될 수 있다그리고 이 파이프 라인은 엄청난 수압을 견딜 수 있어야 합니다.터빈을 멈추기 위해 물 공급원을 즉시 차단해야 합니다.그렇지 않으면 터빈이 부하를 잃게 되므로 회전 속도가 급격히 증가하고 유닛이 손상됩니다.내부에 많은 양의 물이 흐르면서 빠르게 흐르는 것을 멈출 수 없습니다파이프 라인이 급속히 닫히면 매우 높은 수압이 발생하여 펜 스톡의 안전성이 심각하게 위험에 처하게 됩니다.유일한 해결책은 터빈에 충돌하지 않도록 터빈으로 분사 된 물을 다시 방향을 바꾸는 것입니다, 물 흐름을 차단하기 보다는.
노즐 앞에 반사기를 설치하는 것이 가장 간단한 방법입니다. 정상적인 작동 중에 반사기를 들어 올리는 것은 노즐에서 나오는 물 흐름에 영향을 미치지 않습니다.터빈이 정상적으로 작동하면 (그림 7의 왼쪽)디플렉터가 낮아졌을 때, 디플렉터에 의해 노즐에서 나오는 물의 흐름이 차단되고 하부 출구 (그림 7의 오른쪽) 로 다시 방향을 바꿉니다. 그리고 터빈은 작동을 멈추게 됩니다.반사기는 1 ~ 2 초 이내에 차단 위치로 돌릴 수 있습니다..

그림 7 - 디플렉터의 작동 원리

그림 8은 펠튼 터빈의 기본 애니메이션입니다. 작은 녹색 구슬은 러너 앞쪽에서 반사되는 물 흐름을 나타냅니다.그리고 작은 오렌지 분자는 러너의 뒷면으로부터 반사되는 물 흐름을 나타냅니다.. 노즐에서 방출되는 물 흐름의 중심선은 런너의 피치 원에 접착합니다. 피치 원은 런너에 대한 제트 충돌 지점을 통과하는 원입니다.따라서 "펠튼 터빈" (Pelton turbine) 이라는 이름 (literally meaning "tangential impact turbine").