Ugello pelton

[msdavid]

Buongiorno a tutti,
dovrei calcolare un ugello per una turbina pelton. Avendo note sia altezza che quantità d' acqua disponibile posso calcolare il diametro del getto dalla relazione dg=rad.quad.(4*Q/3.14*ve) dove Q=portata e ve=velocità di eflusso. Dovrei sbagliare di poco se considero un diametro dell' ugello da 1.12 a 1.27 volte maggiore del dg, ma se qualcuno potesse darmi delle indicazioni più precise mi piacerebbe saperne di più.
Grazie.

[maxsanty]

CITAZIONE (msdavid @ 7/2/2008, 17:27)

Buongiorno a tutti,
dovrei calcolare un ugello per una turbina pelton. Avendo note sia altezza che quantità d' acqua disponibile posso calcolare il diametro del getto dalla relazione dg=rad.quad.(4*Q/3.14*ve) dove Q=portata e ve=velocità di eflusso. Dovrei sbagliare di poco se considero un diametro dell' ugello da 1.12 a 1.27 volte maggiore del dg, ma se qualcuno potesse darmi delle indicazioni più precise mi piacerebbe saperne di più.
Grazie.

Eccellente....
Ho da poco fatto la lezione sul dimensionamento della turbina Pelton....

Allora,
Vuscita=(0.96-0.98)*radq(2*g*h)

d0=radq((4*Q)/(pi.greco*Vuscita)

Il diametro del bocchello puoi stimarlo da una relazione tipica (no comment, ci sarebbero 2 pagine di conti da fare, in funzione della posizione della spina.....

db=d0/(0.78-0.82)

poi dipende dalla sensibilità del progettista, dalle dimensioni assolute della macchina.
In genere per le piccole macchine i coefficienti che ti indico tornano, forse beve un po' di più però le macchine funzionano bene...


bye
m.

[georg_bl1]

CITAZIONE (maxsanty @ 7/2/2008, 21:09)

Il diametro del bocchello puoi stimarlo da una relazione tipica (no comment, ci sarebbero 2 pagine di conti da fare, in funzione della posizione della spina.....

db=d0/(0.78-0.82)

poi dipende dalla sensibilità del progettista, dalle dimensioni assolute della macchina.
In genere per le piccole macchine i coefficienti che ti indico tornano, forse beve un po' di più però le macchine funzionano bene...

Ciao, potresti postare le due pagine di conti, la cosa è interessante. Sono alle prese con il misuratore di portata sulle spine.
Se non puoi pazienza.
Georg

[msdavid]

Grazie Max,
comunque se puoi postare i conti come dice anche georg mi farebbe veramente piacere!
Ci sono diverse variabili in gioco e a questo punto è più una questione di curiosità, dato che comunque lo scostamento dei valori è piccolo.
Ciao a presto.

[Sermac]

Se mi date il salto netto portata angolo della spina dimensione dello smusso di tenuta fra spina e bocchello vi mando una cura di portata riferita alla percentuale di apertura spina. Ciao

[georg_bl1]

Ciao Sermac, ne approfitto e ti invio i dati:
Q = 60 l/sec
Ve = 24.6 m/sec
Db = 56 mm (diametro bocchello)
alfa = 50° (angolo spina)
Ds = 15 mm (dimensione smusso)

Grazie.

Download attachment
spina_pelton_georg.pdf ( Number of downloads: 40 )

[Sermac]

georg_bl il salto netto dovrebbe essere 32.44 m ma 56 mm è il diametro getto non del bocchello mi confermi?
Il diametro del bocchello lo farei per una macchina di questo tipo 71.5 mm.
56 mm ti permette di defluire al massimo 42 l/s quindi troppo piccolo.
E lavorerei con una corsa massima della spina 51.5 mm ed otterresti un buon rendimento.
Lo smusso di 15 mm è troppo grande ti crea qualche problema poi ti suggerisco la misura esatta ma dammi conferma dei dati sopracitati.
Se mi posso permettere perchè non una multigetto?
Quella ruota li con un getto da 56 mm ti costa una follia immaginati 20 pale con una larghezza interna di 182 mm ed un diametro esterno ruota di 728 mm peso circa 190 Kg per 16.5 KW?
Se fai una macchina 4 getti 3 on off ed uno modulante diametro bocchello 35.7 diametro ruota primitivo 307 mm interno pala 91mm 21 pale (peso ruota 36 Kg). Ciao

[msdavid]

Occhio georg, con i dati che hai inserito mi sa che c' è qualcosa che non va. Infatti con una velocità di eflusso di 24.6 m/sec e con un diametro del bocchello di 56mm non riesci a tirare fuori 60 l/sec....ma comunque penso più di 42 l/sec come dice Sermac, un coefficiente di 0.7 mi sembra un pò eccessivo.
Punto e a capo oserei dire, si può tornare alla mia domanda iniziale e cioè:
se ho un salto di 32 metri e quindi una velocità di eflusso di 24.6 m/sec ed ho a disposizione 60 l/sec, so che devo dimensionare una pelton con diametro del getto da 56mm e per avere un getto così dovrò costruire un ugello....come?
Se moltiplico 56mm per 1.27(come detto all' inizio) ottengo il diametro da 71 che a infatti suggerito anche Sermac ma per quanto riguarda gli angoli di spina ed ugello? Mi piacerebbe sapere qualcosa di più preciso(...magari le due paginette di Max...)
Saluti a tutti ci sentiamo più avanti.

[buran001]

Ciao, perché non ti fai una una Turgo "economica" multi getto fisso con cucchiai in plastica che regge bene anche oltre i 60 M !
A mio parere una Pelton in acciaio é sprecata per tale utilizzo,poi con una presione cosi ... (ne so qualcosa di una Pelton a due spine con 150L/S e 24mt! )
Ciao
ps. spero che la condotta abbia almeno un diametro interno di 225-230mm !
pps. io starei sui 13kw come potenza elettrica ai morsetti stimata !

[maxsanty]

Portate pazienza, se riesco vi scansiono le pagine, ma trovate tutto sul VIVIER, sul NECHLEBA o sul BUCHI

Bibbie per i turbinisti.

bye
m.

[sandroturbine]

Ciao msdavid , Max,sermac ciao Buran ,

Noo , cucchiai di plastica per 13 Kw è sbagliato , io la vedo come buran pero' con delle modifiche(come sempre )
Un appunto per msdavid : esponi il problema in modo completo ,come dice sermac è una follia un monogetto da 56 mm con una ruota da almeno 500mm che gira a 450 giri ,poi devi usare cinghie o moltiplicatore ... i costi amentano tanto e l'efficienza si abbassa .
Bello il lavoro della spina georg e max !

Se dobbiamo ottimizzare una turbina con 32 mt e 60 lt la farei cosi':

Ruota turgo in inox imbullonata da 200mm
4 getti fissi da 28mm in inox per 15 lt /sec con ingresso filettato3 pollici
4 serracinesche da 3 pollici manuali o automatiche . Se hai notevoli variazioni di portata userei una spina doble con comando elettric0 e 3 ugelli fissi con comando elettrico con un plc di controllo .
Non uso mai le spine doble dove non è assolutamente necessario ,e nemmeno trasmissioni meccaniche .
Collettore toroidale con ingresso flangiato dn 200 .
Generatore asincrono 6 poli 1000 giri da 15 KW (150 Kg ) + 100 kg di cassa e collettore . Ingombro 1200 x 1200 x 2000 millimetri altezza . Efficienza finale garantita 70 % da 15 lt in su .

Un saluto a tutti ,Sandro.

[cibernautaFV]

anche il CAPUTO il COEN e ci sono delle dispense dell'ex RIVA HYDROART
e della TOSI vecchi tempi.......................

in caso di blocco macchina per il tegolo deviogetto ?
devi pensarlo in questa fase .....................mi sà ;
La velocità di chiusura della spina in relazione al colpo d'ariete?
La sovravelocità della cuscinetteria?


in verità io ho avuto a che fare con macchine piu' grandi ...............ma qui penso che lo stesso alcuni parametri devono essere considerati
..........................................o no ?

[sandroturbine]

benvenuto cibernauta,
non penso assolutamente che ,nel caso di utilizzo di un asincrono da 6 poli , deve essere considerata la sovravelocita (1800 giri) di 2 cuscinetti 63 10 e tantomeno un tegolo deviogetto .
Il microhydro è un settore paricolare . Su una turbina da 13 KW una spina doble con comando idraulico e deviatore di getto costa come tutta la turbina .
Solitamente in caso di distacco del carico è sufficiente chiudere le serracinesche con comado elettrico in 20 -30 secondi in modo da evitare anche il colpo d'ariete .
Un asincrono da 15 kw altezza d'albero 180 puo girare a 1800 giri per un tempo uguale alla vita dei cuscinetti a quella velocità ,una ruota idraulica da 200 mm ..pure .
Ciao.

[cibernautaFV]

ok grazie
io ho a che fare con pelton piu' grandi .............e avevo altri problemi
..................................interessante molto thank

[georg_bl1]

CITAZIONE (msdavid @ 10/2/2008, 21:48)

Occhio georg, con i dati che hai inserito mi sa che c' è qualcosa che non va. Infatti con una velocità di eflusso di 24.6 m/sec e con un diametro del bocchello di 56mm non riesci a tirare fuori 60 l/sec....ma comunque penso più di 42 l/sec come dice Sermac, un coefficiente di 0.7 mi sembra un pò eccessivo.

Scusate, quello che non va è proprio la mia testa la portata è di 40 l/sec e non 60!
Poi le spine sono 4 per un totale di 160 l/sec.
Dovrei implementare il misuratore si portata sulle spine. Ho gli attuatori che mi danno la posizione delle spine ed un pressostato che mi da la pressione istantanea.
Mi servirebbe quindi proprio l'algoritmo di calcolo del flusso in funzione dell'apertura e della pressione, oppure anche delle semplici indicazioni sulla portata in alcune posizioni caratteristiche della spina. Posso verificare tutto con delle prove, avendo a disposizione una vasca di circa 50 mc facilmente gestibile.
Mi scuso di nuovo per l'errore di input e ringrazio tutti coloro che mi stanno aiutando.
georg

[sandroturbine]

OK cibernauta , non scappare però ,sicuramente i tuoi consigli sono preziosi ,ci serve un esperto sopra il Megawatt.
Per georg ,scusami ma non ho ancora capito di cosa stiamo parlando se di spine doble ,misuratori di portata oppure di turbine , di impianti esistenti oppure da costruire ...
Ciao.

[georg_bl1]

CITAZIONE (sandroturbine @ 11/2/2008, 17:48)

Per georg ,scusami ma non ho ancora capito di cosa stiamo parlando se di spine doble ,misuratori di portata oppure di turbine , di impianti esistenti oppure da costruire ...
Ciao.

Ciao Sandro, l'impianto è esistente, nuovo di zecca. Siccome la PAT (provincia autonoma di Trento) ha deciso da poco di far installare i misuratori di portata su tutte le derivazioni e ho difficoltà a trovare lo spazio per inserire un misuratore ad ultrasuoni o magnetico sulla condotta, pensavo di utilizzare le spine doble per realizzare il misuratore stesso. I tecnici della provincia lasciano la massima libertà per l'esecuzione, richiedono solo il progetto e la certificazione che l'errore del sistema di misura sia inferiore al 15%. Tale parametro mi pare abbastanza tollerante e quindi semplice da raggiungere e pertanto ho iniziato a studiare il problema. Per la parte software ho un'ottima collaborazione, mi servre solo capire bene la parte idraulica e per questo mi rivolgo ai "soloni" del forum.

[Sermac]

No georg_bl mi hai fornito dei dati poco significativi o meglio di un mezzo dimensionamento per determinare una macchina idraulica.
Ve che mi hai dato = (2g*H)^(1/2)*Cv
Dove Cv senza tegolo deviatore va benissimo un 0.976, valore ottimale con spina 50° con punta a 20 mm dall'intersezione Dmax con l'asse della spina.
Quindi H=(Ve/Cv)^2 /2g
H= (24.6/0.976)^2/19.62 = 32.44 m
Un iniettore di nuova concessione ben curato al massimo con spina in extracorsa (cosa da non fare in quanto il rendimento cala di circa 2.5 %) avrà una restrizione del getto pari a 0.834, in questo caso è opportuno lavorare a 0.78 potremmo rimanere qui anche giorni a parlarne del perchè ma ci dilungheremo troppo. Ma il caso vuole che ho avuto modo e ho tuttora modo di provarlo anche in pratica.
Quindi il diametro del nostro getto si riduce del 78%, questo ai fini del rendimento ottimale.
Do (diametro getto) = (Q/Ve*4*Pigreco)^(1/2) = 55.6 mm
A questo punto il bocchello ottimale è 55.6/0.78 = 71.5 mm.
Rispondendo ad msdavid se arretri la spina oltre il necessario e hai la massima apertura dell'ugello arrivi ad un rapporto Dg/Db 0.84
Quindi (56*0.84)^2*Pigreco /4 *Ve = 42 l/s. Non potresti derivare di piu'.
Tegoli deviatori su macchine asincrone non ne vale la pena.
In questo caso se è una macchina a singolo getto è un 14 poli a meno chè cinghie oppure elevatore.

[buran001]

Ciao,tutto questo "casino" per misurare l'acqua turbinata!!!
Ma scusa,misurala allo scarico con un semplice stramazzo e sensore o trasduttore di livello !

Poi disolito in casi dove é ovvio che potrà scendere, bisogna misurare la portata di DVM in alveolo dopo la derivazione e prima di altri affluenti o scarico turbina in modo da garantire il DVM! (non frega a nessuno quan6ta acqua passa in turbina dato che ci sono i dati di concessione e di faturazione dell'aenergia,si fà o fanno presto a capire se h34r:">

Altra cosa se serve a té e basta,é il DVM da monitorare e garantire,se passa qualche litrozzo in piu' nella turbina é contemplato ma senza esagerare !

Da quello che ho capito ORA dopo due pagine, é che tu vuoi calcolare la portata in base alla posizione della spina, ti piacciono le cose complicate !
Ciao
p.s.la prossima volta cerca di postare realmente il tuo problema,dando piu' dati possibili e precisi.

[sandroturbine]

Ciao a tutti .
Meno male che siamo noi i soloni !!
Va bene per questa volta passi , sono state molto interessanti lei nformazioni e i disegni della spina Doble .
Per la soluzione del problema concordo pienamente con buran ,un bel stramazzo in cemento armato alla fine della vasca di scarico e un bel misuratore di livello a ultrasuoni assicurano una precisione molto superiore al 10 % .
No buran ,anche da noi la provincia di Sondrio vuole un misuratore dell'acqua turbinata .
Anch'io una volta avevo pensato di fare quello che voleva fare georg ,ma è un disastro di idea .
soprattutto perche fisicamente non è semplice fare delle misure di portata attendibili con 40 lt sec di portata ,anche se si ha a disposizione una bella vasca di scarico .Come fai a aprire la spina e chiuderla con un comando da cronometro ,tiri giu la condotta ! A livello di programmazione è fattibile senza tanti problemi ma la misurazione ...
Saluti Sandro.

[Stefano78]

Ciao,.,

CITAZIONE

Poi disolito in casi dove é ovvio che potrà scendere, bisogna misurare la portata di DVM in alveolo dopo la derivazione e prima di altri affluenti o scarico turbina in modo da garantire il DVM! (non frega a nessuno quan6ta acqua passa in turbina dato che ci sono i dati di concessione e di faturazione dell'aenergia,si fà o fanno presto a capire se

Altra cosa se serve a té e basta,é il DVM da monitorare e garantire,se passa qualche litrozzo in piu' nella turbina é contemplato ma senza esagerare !

.....
.... ragazzi su questo pensiero di buran volevo chiedervi un paio di cose...
1-se, come e' prevedibile che si possa turbinare qualcosa in piu' dai parametri di concessione ,come ci si comporta in caso di piena del fiume (oltre che ovviamente fermare la turbina),...mi spiego,,.. il DVM a valle della presa e' sicuramente rispettato e in teoria si potrebbe turbinare l'acqua in piu' fornita dall'evento di piena ma aumenterebbe il parametro della portata concessa e con cio' energia prodotta (patto che l'impianto la possa supportare)....come fanno a capire da una verifica se lavori sempre fuori dai parametri tutto l'anno o il tutto e' dovuto a varie piene...??
2-quanto potrebbe essere questo aumento possibile permesso,,,es su 40 l/s ....5l/s 10 20 ecc?

x georg...per il calcolo della portata ho trovato molto utile il PDF...Seminario sugli strumenti di misura....magari trovi qualche idea per un calcolo piu' semplice.....
ciao

[maxsanty]

Ho tirato fuori le due pagine di conti (semplici in realt&agrave per il calcolo della portata in funzione dell'apertura.
Le mando in PVT però, portate pazienza, niente di segreto ma sono scritti a mano con immagini fotocopiate da libri, non mi sembra il caso di correre rischi.

Concordo che la misura della portata con metodo indiretto (dalla apertura della spina) è una cosa poco affidabile, si dovrebbe calcolare prima l'andamento del coefficiente di eflusso per ogni geometria di spina. Molto meglio un misuratore di portata, (sopratutto più affidabile) e parlo per esperienza.


bye
m.

[buran001]

Ciao,da noi ti impongono di grantire in DVM e non ad occhio,pertanto si é obbligati a monitorare il DVM dove necessario ovviamente,se hai un fiume e preglievi 100l/s ovviamente no' ma se hai un torrennte con forti diminuzioni di portata ...,questo ad esempio qui da mé vale anche su un fiume come la Dora Baltea e una grossa centrale con sbarramento.

C'è stato un caso di un piccolo produttore privato dove dietro la segnalazione, sono dovuti intervenire la guardia forestale,hanno denunciato il titolare della centrale,ha subito vari processi perchè in alcuni periodi il torrente andava praticamente in secca !
Sono andati a misurare la portata prelevata e il DVM praticamente inesistente, hanno fotografato e hanno chiesto a al tribunale di controllare le fatture e i conti,ricavi piu' acqua derivata e si é capito che il tizzio lo faceva apposta ed esagrerava,é poroprio il caso di dirlo (tirava troppa acqua al suo mulino!) e gli é costata cara!

Comunque da noi già sulle concessioni impongono il monitoraggio a valle del DVM ( io lo vedo piu' giusto...)
Da voi impongono di misurare l'acqua turbinata (che é piu' corretto)

Dipende anche dal'impianto e concessione,e su come é stato dimensionato ecc, spesso in montagna l'acqua d'inverno scarseggia per il gelo e d'estate ce n' è troppa,e si tende a recuperare un po' con un impiamto leggermente piu' grosso e con una concessione a portata variabile in base ai mesi .

Ciao

[georg_bl1]

CITAZIONE (buran001 @ 11/2/2008, 22:02)

Ciao,tutto questo "casino" per misurare l'acqua turbinata!!!
Ma scusa,misurala allo scarico con un semplice stramazzo e sensore o trasduttore di livello !

Le cose semplici non sono poi così divertenti! Ok Buran, la prossima volta faccio prima una relazione più completa.
Ho pensato allo stramazzo, ma ho il canale di scarico che si infila sotto un piazzale appena sistemato, inoltre è anche collettore di acqua piovana.
Ho pure il progetto per un misuratore elettromagnetico (Copa-xl), che però dovrei installare su un tratto rettilineo di soli m 2.20 di tubo in acciaio (da 300 mm) e quindi l'accuratezza del valore di misura (0.5% v.M.) va a pallino.
Le due pagine di Max mi hanno incuriosito e quindi ho chiesto approfondimenti. In positivo avrei tutta la parte elettromeccanica gia fatta e la possibilità di verificare le misure usufruendo della vasca a monte. Se però, come dice Sandro l'idea è un disastro, beh allora...
Grazie Stefano78 molto bello il PDF. Mi ci butto.
Per il momento grazie e ciao a tutti

[buran001]

Cavolo é proprio un bel misuratore il Copa-xl,chissà quanto costa per un DN300!!!?
Concordo la discussione sulle spine Doble và approfondita ed é molto interessante!

L'unica soluzione é lo stramazzo prima della confluenza dell'acqua piovana e misuri il livello di monte con un trasduttore a ultrasuoni come dice Sandro,o con un galleggiante e trasduttore lineare.
Ciao

[Stefano78]

Ok ..grazie mille buran...ho capito che la soluzione sta nella concencessione con portata variabile ....e nel rispetto del DVM e come e' giusto e' li che devono battere...cmq se rispettato penso che si possa star tranquilli.....almeno spero...

....ero convinto che quando ti davano i parametri di concessione es 50 l/s quelli erano ,piene e non piene...e il volume annuale quello restava....

..percio' se il DVM e' ok, il volume d'acqua turbinato annuale puo' discostarsi dal semplice calcolo teorico 50*60s*60m*24h*365g....o no ??....esistono degli intervalli o dei tetti massimi dove fermarsi prima che vangano a segarti la condotta.. ?.......
...ecco tutto cio' per sapere se vale la pena dimensionare stando leggermente piu' abbondandi..vedi condotta e turbina..come avevi accennato...e..ovviamente dove possibile
ciao ciao

[buran001]

Ciao,visto che ogni impianto fà stria a sè e da come ti sarai accorto ogni regione d'Italia fa storia a sè...
non si puo fare di tutta un erba un fascio!
disolito si indica la media... sia come portata di progetto che come la potenza,anche perché uno non puo stare li a modulare a ogni ora del giorno la portata,ma mensilmente si,da me al mattino presto fa freddo,nel primo pomeriggio fa caldo e la portata varia,poi dipende dal tipo di impianto e potenza,se é un impianto piccolo entro i 200L/s e la portata del torrente é del doppio... se passa qualcosina in piu' non si arrabbia nessuno ma se ne passa il doppio e va in secca... Oltre al fatto che "tu" paghi una tassa annuale sui kw prodotti,se non erro é trà gli 11 e 12 euro al kw di potenza di concessione stimata media(sono abbastanza elastici)ma se esageri e sfori stai rubando,basta rispettare il DVM e non esagerare, anche stando attenti a non sforare di troppo con la potenza prodotta annualmente e dichiarata.
Poi ogni regione a le sue regole!
Ciao
p.s.

CITAZIONE

....ero convinto che quando ti davano i parametri di concessione es 50 l/s quelli erano ,piene e non piene...e il volume annuale quello restava....

bravo continua ad essere convinto di questo perché é cosi,ma se turbini 60l/s in alcuni periodi e in altri 40...la potenza annuale é semper quella,ammeno che non mandi in secca un tratto di torrente (cosa che capita spesso) nessuno verrà a contestarti niente.

[georg_bl1]

CITAZIONE (buran001 @ 12/2/2008, 20:22)

Cavolo é proprio un bel misuratore il Copa-xl,chissà quanto costa per un DN300!!!?

Ho un'offetra di 2150 € per il misuratore e di 945 € per il "registratore videografico"
ciao

[sandroturbine]

ciao georg ,
forse non è da scartare la soluzione software .
Hai sicuramente i dati di rendimento del gruppo turbina generatore e il sensore di pressione della condotta . Prova ad associare la perdita di carico della condotta alla quantità turbinata ,fai più punti possibili di misura , un grafico nel programma del plc e lo linearizzi , ti serve una precisione entro il 15% non impazzire , penso che sia la cosa più semplice da fare . e piu economica .
Se invece ti chiedono uno strumento cetrificato non hai alternativa devi usare il misuratore magnetico.

Questo sistema lo usiamo per controllare le spine senza sensore nella vasca a monte che se non è collegato in fibra ottica da sempre un mare di problemi.

Ciao.

[georg_bl1]

CITAZIONE (sandroturbine @ 13/2/2008, 13:09)

ciao georg ,
forse non è da scartare la soluzione software

Se invece ti chiedono uno strumento cetrificato non hai alternativa devi usare il misuratore magnetico.

Meno male un incoraggiamento

Ci viene richiesta la certificazione, da parte di un tecnico abilitato, che il sistema, nel suo complesso, generi un'errore inferiore al 15%. Quindi, in questo senso, non vi sono ostacoli.
Ciao

P.S. (OT) Quando ho parlato di "soloni" era in maniera amichevolmente ironica.