peltontürbin

Bir impuls türbin çeşidi olan Pelton türbin, yüksek basınçlı suyun kinetik enerjisini mekanik enerjiye çevirir. Vana, kepçe, mil, jeneratör ve koruma kılıfından meydana gelen Pelton türbin parçaları sayesinde enerji üretimi gerçekleştirilir. Hidroelektrik santrallerinde sıklıkla kullanılan Pelton su türbini, özellikle yüksek düşü koşulları için uygundur. Pelton tipi türbin nedir, nasıl çalışır gibi sorularınızın yanıtlarını içeriğimizde bulabilir, uygulamalarınız için uygunluğunu öğrenebilirsiniz.

Pelton Türbin Nedir?

Pelton türbin nedir sorusuna birkaç katmanda yanıt vermek mümkündür. Öncelikle bu türbin çeşitleri, impuls türbinleri arasında yer alır. Bu türbinlerde su jetinin çarpması ile su hızının değişmesi sonucu türbinin dönmesi sağlanır. Su jetinin kanatlara çarpması sonucu kinetik enerji, mekanik enerjiye dönüşür. Pelton türbin de impuls türbinlerinden biri olarak bu şekilde bir uygulamaya sahiptir. Bu türbinler genellikle düşüsü 300 metrenin üzerinde olan sahalarda kullanılır. Yani oldukça yüksek düşü seviyelerinde Pelton türbinleri tercih edilebilmektedir.

Pelton Türbinin Mucidi Lester Pelton Hakkında

Lester Pelton (1829 – 1908) ABD doğumlu önemli bir mucittir. Dünya çapında hidroelektriğin gelişmesine önemli katkılarda bulunmuştur. 1870’lerin sonlarında, o zamanlar itici su türbininin en verimli tasarımı olan Pelton türbinini icat etmiştir. 1870’lerin sonlarında Pelton, “Pelton Runner” adı verilen ilk türbin çarkını modellemiş, test etmiş ve üretmiştir. 1878’de ise Nevada City’deki Mayflower Madeni’nde ilk çalışır durumdaki Pelton çarkını kurmuştur. Pelton’un türbin tasarımını iyileştirmeye yönelik fikirleri, Kaliforniya’nın altına hücum bölgesindeki madencilik ekipmanı ve operasyonları üzerine yaptığı çalışmalardan gelmiştir.

Öne Çıkan Pelton Türbin Özellikleri

Pelton türbin özellikleri arasında daha çok yüksek düşü koşullarında çalışabilmesi öne çıkar. Bunun yanı sıra düşük akış debisi olan yerlerde de tercih edilebilir. Yüksek basınçlı su jetlerini kullanan bu türbinler, enerjiyi mümkün mertebe etkili bir şekilde mekanik enerjiye dönüştürür. Bu açıdan Pelton türbin verimi ile de adından söz ettiren bir türbin çeşididir. Çünkü suyun kinetik enerjisi neredeyse %100 oranında mekanik enerjiye çevrilebilmektedir. Yapısı gereği özellikle dağlık bölgelerdeki hidroelektrik santrallerinde sıklıkla kullanılır.

Pelton Türbin Çalışma Prensibi

Pelton türbin çalışma prensibi ise oldukça basittir. Bu tip türbinlerde türbini çevreleyen nozullardan yüksek hızlı su jetleri çıkar. Yüksek hızlı su jetleri, yüksek basınçlı suyun (yüksek tepelerden düşen su gibi) nozullardan itilmesiyle oluşturulur. Bu nozullar, suyun kinetik enerjisini en üst düzeye çıkarmak için tasarlanmıştır. Pelton türbininden maksimum verim, kanatlar tarafından elde edilen itme maksimum olduğunda elde edilebilir. Su jeti Pelton türbine çarptığı zaman itici bir kuvvet ortaya çıkar. Bu kuvvet türbinin dönmesini sağlar. Dönme hareketi ise jeneratöre aktarılır ve mekanik enerji, elektrik enerjisine çevrilir.

Tasarım

Pelton türbini oldukça basit bir tasarıma sahiptir. Büyük bir dairesel disk, rotor olarak bilinen bir çeşit dönen şaft üzerine monte edilir. Bu dairesel diskin üzerine ise tüm tekerleğin etrafına eşit aralıklarla yerleştirilmiş bıçaklar entegre edilir. Nozullar da çarka yerleştirilir ve türbine su verilmesi amacına hizmet eder. Bu nozullardan türbin çarkına doğru su jetleri ortaya çıkar. Bu da su jetlerinin çarpması sonucu türbinin dönmesini sağlar.

Pelton Türbin Parçaları

• Nozul ve Akış Kontrol Vanası: Pelton türbininin çalışması için en önemli bileşenlerden biridir. Su, nozul adı verilen bir parçadan yüksek hızda fışkırır ve türbin çalışmaya başlar. Ayrıca nozul, suyun kinetik enerjisini maksimize etme işlevine sahiptir. Akış kontrol vanası ise türbine giren su miktarını ayarlar. Böylelikle türbinin hızı ve üretilen güç kontrol edilebilir.
• Kepçeler (Buckets): Nozuldan yüksek hızda çıkan ve fışkıran su jeti, türbinin çevresinde dönen özel kepçeye çarpar. Bu kepçeler de suyun kinetik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmeye yarayan parçalardır. Kepçeler, yüzeyleri sayesinde suyu iki tarafa doğru yönlendirir ve türbin milinin dönmesi sağlanır.
• Türbin Mili (Runner): Kepçelere çarpan ve fışkıran su jeti, türbin milinin dönmesini sağlayan parçadır. Bu dönüş ile beraber mekanik enerji jeneratöre aktarılır.
• Jeneratör: Mekanik enerjinin aktarıldığı jeneratör ise bu enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.
• Koruma Kılıfı (Casing): Son olarak Pelton türbinin tüm parçalarını koruyan bir kılıf vardır. Bu kılıf aynı zamanda suyun türbin içerisinde doğru yönde ilerlemesini sağlar.

Avantajları & Dezavantajları

Pelton türbinleri birden fazla avantaj ve dezavantaja sahiptir. Fikir vermesi açısından aşağıda bu ayrıntıları bulabilirsiniz:

• Avantajlar: Yüksek verimlilik, Pelton türbinlerinin en önemli avantajları arasındadır. Yüksek düşü koşullarında çalışabildiği için üst düzey verimlilik oranlarına ulaşabilir. Yani suyun kinetik enerjisi, maksimum düzeyde elektrik enerjisine çevrilebilir. Basit tasarımı, uzun ömürlü kullanımı da yine önemli avantajlarından bazılarıdır.
• Dezavantajları: Pelton türbinleri, yalnızca yüksek düşü koşullarına uygun olduğu için sınırlı bir kullanım sunar. Yüksek düşü koşullarını sağlamak da önemli bir maliyet ortaya çıkarabilir. Pelton türbinlerinde kavitasyon (sıvı içinde düşük basınçlı bölgelerde buhar kabarcıklarının oluşumu) riski de vardır. Son olarak çevre ve ekoloji açısından da olumsuz etkilere neden olabilir.