Macchine idrauliche motrici: Turbina Pelton Caratteristiche generali

 Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni Meccaniche,
Nucleari, Aeronautiche e di Metallurgia
Macchine idrauliche motrici:
Turbina
Pelton
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Caratteristiche generali (1):
• Elevate cadute
• Ridotte portate
Basso indice caratteristico
• Fluido ad alta pressione confinato in
ambiente di piccole dimensioni
• Girante operante a pressione ambiente
• Trasformazione di tutto il salto disponibile
nel distributore (macchina ad azione)
1
Cenni storici:
Lester Allen PELTON
Vermillon (Ohio), 5 Settembre 1829
Oakland (Ohio), 14 Marzo 1908
Impianti (1):
Avise III - Società Idroelettrica Piemonte
costruzione RIVA-CALZONI (1953) 1 gruppo con 2 ruote e 2 getti
Centrale di
(P e Q sono riferiti al gruppo)
H 1030 m
Q
6.5 m3/s
P
57.1 MW
n
500 giri/min
d
173 mm
D 2600 mm
2
Impianti (2):
Centrale di
Lasa - costruzione RIVA-CALZONI (1952)
2 ruote 2 getti (P e Q sono riferiti al gruppo)
H
951 m
Q
6.5 m3/s
P
53.3 MW
n
500 giri/min
z
22
-
d
181 mm
D
2450 mm
Impianti (3):
Bardonecchia - costruzione RIVA (1974)
Serbatoio di Rochemolles V=3.800.000 m3 , z = 1973 m.s.m.
Centrale di
H
612
592 m
Q
4.20
4.13 m3/s
P
22.19
21.11 MW
n
600
nq
9.99
D
2165
600 giri/min
10.16
-
mm
3
Impianti (4.1) Cimego 1:
Cimego - costruzione RIVA (1953)
Modello lay out: 2 gruppi P = 2 × 110 MW
Centrale di
record mondiale di potenza del tempo
Impianti (4.2) Cimego 2
Dati ruota singola:
H
721 m
Q
8.75 m3/s
P
55 MW
n
300 giri/min
d
310 mm
D
3650 mm
m
44 t
Z
21 (3 × 7)
4
Impianti (4.3) Cimego 3:
Centrale di
Cimego - Sala macchine
Impianti (4.4) Cimego 4 Prospetto impianto
5
Modello di Pelton poligetto
#%$'&(*),+.-./
costruzione
Modelli:
Visualizzazione stroboscopica del flusso
Distributore:
5
5
5
Salto utile
3
2
=
Velocità di efflusso
:
1
−
1
−4
= ϕ 2 798
0
6
Effetti della erosione sulla spina
Rendimento del distributore
Coefficiente di riduzione della velocità ϕ
=
=
1
=ϕ = = 1
<
1
⇒ η; = ϕ 2
6
Girante 1
?
= @ (> 1 − >
2
cos α 2 ) (α1 = 0)
> cosα = A cos β + @
2
2
2
2
A
@
= − 2 cos β 2′ +
= −ψA cos β ′ + @
1
?
2
= @ [> 1 + ψ A
cos β 2′ − @ )]
> @
′ @
1 + ψ ( 1 − ) cos β 2 − )]
@
′
1 − )(1 + ψ cos β 2 )
= @ [>
= @ (>
?
Lavoro idraulico
> 2 >
C = B =
1
2
1
2
1
2ϕ 2
Girante 2
Rendimento:
η=G
G
F
=
D
H
E
=
2ϕ 2 E ( D 1 − E )(1 + ψ cos β 2′ )
D
2
1
= 2ϕ 2 F (1 − F )(1 + ψ cos β 2′ )
1
Velocità periferica ottimale:
K
η max
= 0.5 ⇒
J L MON
= I 1 /2
7
Dimensionamento di massima
V
WX Y T
Dati di progetto:
Z ⇒T 1 ⇒R
= 1 /2
[]\ ^`_^
S
(a di tentativo) U
S
π 2T
=
1 ⇒
4
Q P
P
R = 2π
⇒
60 2
Verifica del rapporto d/D
1
<b
20
c
<
1
8
Per soddisfare la condizione precedente può essere necessario
modificare d oppure passare ad una macchina poligetto
Indice caratteristico
per turbine Pelton
k m
m k
k
2
π
π
s =
=
∝m ;
n
k
60 2
60
⇒m
∝
s ∝q ∝ n
l
prq
o
o
j
n
= 1 ⇒ ∝ e f ggh 2
n
1
3
−
l 2 n 12 n − 43
o
n
j
m i =m
2
4
e f ggh
∝ k
l
j
m i ∝
e f ggh
k
(
⇒m ∝ k
n
)
8