KAPLAN TÜRBİN
-
Kaplan Türbin Çarkı Yapısı ve Çalışma Prensibi
Kaplan türbinleri reaksiyon türbinleri sınıfına girer ve temel olarak bir çark, bir çark odası, bir yönlendirici kanat grubu ve bir spiral kılıftan oluşur.
Kaplan türbininin çark kanatları bir fanı andırır ve aşağıdaki Şekil dört kanatlı bir çarkı göstermektedir.
Çark, çark odasına monte edilmiştir ve su akışı çarkın içinden eksenel olarak girer ve çıkar, aşağıdaki Şekil'de gösterildiği gibi.
Kaplan su türbininin kanat kesiti, kökte kalın ve kenarlarda ince, hava kesiti şeklindedir, su çark kanatlarının içinden eksenel olarak akar ve çalışma prensibi bir rüzgar türbinininkine benzer. aşağıdaki Şekil, kanat üzerindeki kuvvetin tek bir kanat kesiti kullanılarak basitçe analiz edildiği kanat kuvvet diyagramını göstermektedir. Çarkın ekseni yere diktir ve şekildeki ok çizgileri hem büyüklüğü hem de yönü gösteren vektör çizgileridir.
|
Önce sol diyagrama bakın. m noktası kanadın yakınındaki bir su parçacığıdır. Açıklık için, sol üste taşınmıştır. Su parçacığının hızı V'dir. Çark bölgesine su girerken oluşan sirkülasyon nedeniyle, diyagramdaki yönü dikey olarak aşağı doğru değil, sola eğimlidir. Kanat şaft etrafında döner ve kesitinin teğetsel hızı U'dur. Kanada göre, su parçacığı m, -U hızıyla sağa doğru hareket eder. Bu nedenle, su parçacığı m'nin kanada göre bağıl hızı W'dir, bu da kanada etki eden su akışının yönünün W olduğu anlamına gelir.
Şimdi sağ diyagramı inceleyin. Kanat, W yönündeki su akışına maruz kalır. W, hava kesiti kordu c ile α hücum açısı oluşturduğundan, W'ye dik bir kaldırma kuvveti L ve bir sürükleme kuvveti D (W ile aynı yönde) üretilir. Bu iki kuvvetin bileşkesi R, kanada etki eden kuvvettir. R'nin yatay bileşeni F'dir, bu da kanadı döndürmeye zorlayan kuvvettir.
|
Eksenel akışlı su türbinleri genellikle 3 ila 8 kanatlıdır: düşük su seviyeleri için daha az kanat ve yüksek su seviyeleri için daha fazla kanat. Eksenel akışlı su türbininde çark geçişinin akış kesit alanı nispeten büyüktür, bu da türbinin birim akış hızını ve birim dönüş hızını artırır. Bu, daha küçük bir çark çapı ve daha yüksek bir dönüş hızı kullanılmasına olanak tanır, böylece birim boyut ve yatırım maliyeti azaltılır. Eksenel akışlı su türbinleri, düşük seviyeli ve büyük akış hızlı su kaynakları için uygundur.
2. Sabit kanatlı ve ayarlanabilir kanatlı Kaplan türbini
Kaplan su türbinleri iki tipe ayrılır: sabit kanatlı Kaplan türbinleri ve ayarlanabilir kanatlı Kaplan türbinleri. Aşağıdaki Şekil, bu iki tip su türbininin çarklarının resimlerini göstermektedir.
- Sabit kanatlı Kaplan türbini
Eksenel akışlı sabit kanatlı türbinin çark kanatları göbeğe sabitlenmiştir, basit bir yapıya ve düşük maliyete sahiptir. Ancak, çıktısı yalnızca yönlendirici kanatların ayarlanmasıyla kontrol edilebilir, bu da su seviyesi ve yükte önemli dalgalanmalar olduğunda türbin verimliliğinde önemli bir düşüşe neden olur. Eksenel akışlı sabit kanatlı türbinler genellikle 25 metrenin altında bir su seviyesinde ve 50.000 kilovatı aşmayan bir güç çıkışında uygulanır.
- Ayarlanabilir kanatlı Kaplan türbini
Eksenel akışlı Kaplan türbininin çark kanatları, su seviyesi ve yükteki değişikliklere göre karşılıklı olarak dönebilir, kanatların hücum açısını α ayarlayabilir. Bu, su seviyesi ve yük önemli ölçüde değiştiğinde bile türbinin mükemmel çalışma performansını korumasını sağlar. Kanat dönüşünü kontrol eden mekanizma göbek içinde bulunur, esas olarak kanatları tahrik eden bir hidrolik silindirden oluşur. Silindir içindeki piston, bir piston kolu, biyeliler, kanat kolları ve diğer bileşenler aracılığıyla kanat dönüşünü harekete geçirir.
Aşağıdaki Şekil, bir Kaplan türbininin çark kanadı dönüşünün şematik bir diyagramıdır. Sol şekil kanadı kapalı konumda gösterir; ortadaki hesaplama konumudur, normal çalışma sırasındaki tasarım konumudur; sağdaki tam açık konumdur.
Kaplan türbini yüksek verimliliğe sahiptir, bazı modeller şu anda %94'ün üzerinde maksimum verimliliğe sahiptir. Aşağıda, ayarlanabilir hatveli çarkın kanat dönüşünü gösteren bir animasyon bulunmaktadır.
3. KAPLAN TÜRBİNİN YAPISI
Bir Kaplan türbini esas olarak üç ana bileşenden oluşur. Dönen parçalar çarkı ve ana şaftı içerir. Sabit parçalar esas olarak spiral kılıfı, destek halkasını, alt halkayı, baş kapağını, üst braketi, koniyi, çark odasını ve difüzör borusunu içerir. Yönlendirici kanat grubu, hareketli yönlendirici kanatları, yönlendirici kanat kollarını, yönlendirici kanat bağlantılarını, kontrol halkasını ve servo motoru içerir. Ayrıca yönlendirici yataklar, şaft contaları ve diğer bileşenler de bulunmaktadır.
Aşağıdaki Şekil, destek halkası, alt halka, baş kapak, üst braket, koni ve difüzör borusu astarlarının kesit görünümünü gösterir, temel yapıyı gösterir. Destek halkası, tüm su türbininin temeli olarak hizmet eder ve en kritik bileşendir.
Baş kapak, destek halkasının üst kısmına monte edilmiştir, alt halka ve çark odası destek halkasının altına monte edilmiştir. Spiral kılıf, destek halkasının dış çevresine monte edilmiştir. Difüzör borusu, çark odasının altına monte edilmiştir. Baş kapak, destek halkasının iç üst kısmına monte edilmiştir, destek kapağı baş kapağın içine monte edilmiştir ve koni (yönlendirme konisi) destek kapağının iç alt kısmına monte edilmiştir. Aşağıdaki Şekil, yukarıdaki bileşenlerin birlikte monte edilmiş şematik bir diyagramını göstermektedir.
Bir Kaplan türbininin gerçek kurulum süreci, su dağıtım sisteminin kurulumu ile ilgili olarak aşağıda kısaca açıklanmıştır.
Hareketli yönlendirici kanatları destek halkasının içine, ardından baş kapağı ve destek kapağını monte edin. Kovanları (üst yönlendirici kanat yatakları) monte edin ve yönlendirici kanat krank kollarını yönlendirici kanat şaftlarının üst uçlarına monte edin. Kontrol halkasını destek kapağına monte edin ve krank kollarını pimler aracılığıyla bağlantı kollarıyla kontrol halkasına bağlayın. Servo motoru monte edin.
Eksenel akışlı su türbini yapısının tam kesit görünümü
4. Kaplan türbininin çalışma koşulları
Aşağıdaki Şekil, eksenel akışlı bir su türbininin su akış yönünün şematik bir diyagramıdır, mavi ok çizgileri su akış yönünü göstermektedir.
Bir hidroelektrik santralinin su seviyesi ve yükü değiştiğinde, eksenel akışlı bir Kaplan türbini, dönüş hızını stabilize etmek için yönlendirici kanatların açılarını ve çark kanatlarının hatve açılarını aynı anda ayarlayabilir. Yönlendirici kanat dönüş açısı ve kanat dönüş açısı arasındaki optimum koordinasyon sayesinde, su seviyesi ve yükteki büyük dalgalanmalar altında bile mükemmel çalışma performansını korur.
Aşağıdaki video, eksenel akışlı bir türbinin çark kanatları ve yönlendirici kanatlarının senkronize ayarını gösteren bir animasyondur.
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!
Turkish
