Turbin Pelton: sejarah, operasi, aplikasi

Turbin Pelton, juga dikenal sebagai roda air tangensial atau roda Pelton, diciptakan oleh American Lester Allen Pelton pada tahun 1870-an. Meskipun beberapa jenis turbin dibuat sebelum jenis Pelton, itu masih yang paling banyak digunakan. saat ini untuk efektivitasnya.

Ini adalah turbin impuls atau turbin hidrolik yang memiliki desain sederhana dan kompak, memiliki bentuk roda, terutama terdiri dari bucket, deflektor atau baling-baling bergerak, yang terletak di sekeliling pinggirannya.

Pisau dapat ditempatkan secara individual atau melekat pada hub pusat, atau seluruh roda dapat ditempatkan dalam satu bagian utuh. Untuk bekerja, itu mengubah energi fluida menjadi gerakan, yang dihasilkan ketika semburan air pada kecepatan tinggi menyentuh bilah bergerak yang menyebabkannya berputar dan mulai bekerja.

Ini umumnya digunakan untuk menghasilkan listrik di pembangkit listrik tenaga air, di mana tangki air yang tersedia terletak pada ketinggian tertentu di atas turbin.

Sejarah

Roda hidrolik lahir dari roda pertama yang digunakan untuk mengambil air dari sungai dan digerakkan oleh upaya manusia atau hewan.

Roda ini tanggal kembali ke abad kedua SM, ketika mereka menambahkan dayung ke keliling roda. Roda hidrolik mulai digunakan, ketika ditemukan kemungkinan untuk memanfaatkan energi arus untuk mengoperasikan mesin lain, yang saat ini dikenal sebagai mesin turbo atau hidrolik.

Turbin impuls Pelton tidak muncul sampai 1870, ketika penambang Lester Allen Pelton asal AS menerapkan mekanisme pertama dengan roda untuk menarik air, mirip dengan pabrik, kemudian menerapkan mesin uap.

Mekanisme ini mulai menunjukkan kegagalan dalam operasi mereka. Dari sana, Pelton berpikir untuk merancang roda hidrolik dengan bilah atau dayung yang menerima kejutan air dengan kecepatan tinggi.

Dia mengamati bahwa jet menghantam tepi dayung alih-alih di tengahnya dan sebagai hasilnya aliran air pergi ke arah sebaliknya dan turbin memperoleh kecepatan lebih, menjadi metode yang lebih efisien. Fakta ini didasarkan pada prinsip dimana energi kinetik yang dihasilkan oleh jet dikonservasi dan dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik.

Pelton dianggap sebagai bapak pembangkit listrik tenaga air, karena kontribusinya yang signifikan terhadap pengembangan tenaga air di seluruh dunia. Penemuannya di akhir 1870-an, yang disebut oleh dirinya sendiri sebagai Pelton Runner, diakui sebagai desain turbin impuls yang paling efisien.

Kemudian, Lester Pelton mematenkan rodanya dan pada tahun 1888 membentuk Pelton Water Wheel Company di San Francisco. "Pelton" adalah merek dagang terdaftar dari produk-produk perusahaan itu, tetapi istilah ini digunakan untuk identifikasi turbin impuls yang serupa.

Selanjutnya, desain baru muncul, seperti turbin Turgo yang dipatenkan pada tahun 1919, dan turbin Banki yang terinspirasi oleh model roda Pelton.

Pengoperasian turbin Pelton

Ada dua jenis turbin: turbin reaksi dan turbin impuls. Dalam turbin reaksi, limpasan dilakukan di bawah tekanan ruang tertutup; misalnya, alat penyiram kebun sederhana.

Dalam turbin impuls tipe Pelton, ketika bucket yang terletak di pinggiran roda langsung menerima air dengan kecepatan tinggi, mereka mengaktifkan gerakan rotasi turbin, mengubah energi kinetik menjadi energi dinamis.

Meskipun baik energi kinetik dan energi tekanan digunakan dalam turbin reaksi, dan meskipun semua energi yang dikirim dalam turbin pulsa adalah kinetik, oleh karena itu, operasi kedua turbin tergantung pada perubahan kecepatan air, sehingga memberikan kekuatan dinamis dalam elemen berputar ini.

Aplikasi

Ada berbagai macam turbin dalam berbagai ukuran di pasaran, namun disarankan untuk menggunakan turbin tipe Pelton dengan ketinggian mulai 300 meter hingga sekitar 700 meter atau lebih.

Turbin kecil digunakan untuk keperluan rumah tangga. Berkat energi dinamis yang dihasilkan oleh kecepatan air, dapat dengan mudah menghasilkan energi listrik sedemikian rupa sehingga turbin ini sebagian besar digunakan untuk operasi pembangkit listrik tenaga air.

Misalnya, pembangkit listrik tenaga air Bieudron di kompleks bendungan Grande Dixence yang terletak di Pegunungan Alpen Swiss di wilayah Valais, Swiss.

Pabrik ini, memulai produksinya pada tahun 1998, dengan dua rekor dunia: ia memiliki turbin Pelton paling kuat di dunia dan kepala tertinggi yang digunakan untuk menghasilkan tenaga listrik tenaga air.

Fasilitas ini menampung tiga turbin Pelton, masing-masing beroperasi pada ketinggian sekitar 1869 meter dan laju aliran 25 meter kubik per detik, bekerja dengan efisiensi lebih dari 92%.

Pada bulan Desember 2000, gerbang Bendungan Cleuson-Dixence, yang memberi makan turbin Pelton di Bieudron, pecah pada 1.234 meter, memaksa penutupan pembangkit listrik.

Pecahnya memiliki panjang 9 meter dengan lebar 60 sentimeter, menyebabkan aliran melalui pecah melebihi 150 meter kubik per detik, yaitu, ia memiliki pelepasan cepat sejumlah besar air pada tekanan tinggi, menghancurkan jalurnya sekitar 100 hektar kira-kira dari padang rumput, kebun, hutan, mencuci beberapa pondok dan lumbung yang terletak di sekitar area ini.

Mereka melakukan penyelidikan hebat tentang kecelakaan itu, dan akibatnya hampir sepenuhnya mendesain ulang pipa paksa. Akar penyebab pecahnya masih belum diketahui.

Desain ulang membutuhkan perbaikan pada lapisan pipa dan perbaikan tanah di sekitar pipa paksa untuk mengurangi aliran air antara pipa dan batu.

Bagian pipa paksa yang rusak dialihkan dari lokasi sebelumnya untuk menemukan batu baru yang lebih stabil. Konstruksi gerbang yang didesain ulang selesai pada tahun 2009.

Fasilitas Bieudron tidak beroperasi setelah kecelakaan ini sampai sepenuhnya melanjutkan kegiatannya pada Januari 2010.