Hidroelektrik Santrallerde Hangi Tür Türbinler Kullanılır?

Hidroelektrik türbinlerin iki ana türü vardır: reaksiyon ve darbe.

Bir proje için seçilen hidroelektrik türbinin türü, suyun yüksekliğine - "basma yüksekliği" olarak adlandırılır - ve yerdeki akış veya zaman içindeki su hacmine dayanır. Diğer belirleyici faktörler arasında türbinin ne kadar derine yerleştirilmesi gerektiği, türbin verimliliği ve maliyet yer alır.

Bugün dünyada en yaygın kullanılan türbinlerden bazıları şunlardır.

• Reaksiyon Türbini

Bir reaksiyon türbini, basınç ve hareketli suyun birleşik kuvvetlerinden güç üretir. Bir çark, doğrudan su akışına yerleştirilir ve suyun her bir kanada ayrı ayrı çarpmak yerine kanatların üzerinden akmasına izin verir. Reaksiyon türbinleri genellikle daha düşük basma yüksekliği ve daha yüksek akışlı yerler için kullanılır ve şu anda hidroelektrik projelerinde kullanılan en yaygın türdür.

Reaksiyon türbinlerinin en yaygın iki türü Pervane (Kaplan dahil) ve Francis'tir. Kinetik türbinler de bir reaksiyon türbini türüdür.

Pervane Türbini: Bir pervane türbini genellikle üç ila altı kanatlı bir çarka sahiptir. Su sürekli olarak tüm kanatlarla temas halindedir. Bir boruda çalışan bir tekne pervanesi hayal edin. Boru boyunca basınç sabittir; değilse, çark dengesiz olurdu. Kanatların eğimi sabit veya ayarlanabilir olabilir. Çark dışındaki ana bileşenler bir salyangoz kılıfı, yönlendirme kapakları ve bir emme borusudur. Birkaç farklı pervane türbini türü vardır:

Ampul türbini: Türbin ve jeneratör, doğrudan su akışına yerleştirilmiş sızdırmaz bir ünitedir.

Kaplan Türbini: Hem kanatlar hem de yönlendirme kapakları ayarlanabilir, bu da daha geniş bir çalışma aralığına izin verir

Francis Türbini: Francis türbini ilk modern hidroelektrik türbiniydi ve 1849'da İngiliz-Amerikalı mühendis James Francis tarafından icat edildi. Bir Francis türbini, genellikle dokuz veya daha fazla sabit kanatlı bir çarka sahiptir. Su, çarkın hemen üzerine ve etrafına verilir, ardından içinden düşerek kanatların dönmesine neden olur. Çarkın yanı sıra diğer ana bileşenler arasında bir salyangoz kılıfı, yönlendirme kapakları ve bir emme borusu bulunur. Francis türbinleri yaygın olarak orta ila yüksek basma yüksekliği (130 ila 2.000 fit) durumlarında kullanılır, ancak daha düşük basma yüksekliklerinde de kullanılmıştır. Francis türbinleri hem yatay hem de dikey yönelimde iyi çalışır.

• Darbe Türbini

Bir darbe türbini genellikle suyu kullanarak çarkı hareket ettirir ve atmosfer basıncında deşarj olur. Bir su akışı, çarkın her bir kovasına çarpar. Türbinin alt tarafında emme olmadığından, su çarka çarptıktan sonra türbin muhafazasının altından dışarı akar. Bir darbe türbini genellikle yüksek basma yüksekliği, düşük akış uygulamaları için uygundur. Darbe türbininin iki ana türü Pelton ve çapraz akışlı türbinlerdir.

Pelton Türbini: Pelton türbini, Amerikalı mucit Lester Allan Pelton tarafından 1870'lerde icat edildi. Bir Pelton çarkı, havalandırılmış bir alana boşalan ve bir çarkın kovalarına çarpan bir veya daha fazla serbest jet içerir. Pelton türbinleri genellikle çok yüksek basma yükseklikleri ve düşük akışlar için kullanılır. Darbe türbinleri için emme boruları gerekli değildir çünkü çark, atmosfer basıncında çalışmaya izin vermek için maksimum kuyruk suyu seviyesinin üzerinde konumlandırılmalıdır.

turgo türbini: bir tür darbe türbini türüdür ve 50m-250m arasındaki basma yükseklikleri için uygundur, Francis türbini ve Pelton Türbini arasındadır.
Özelliği, nozül jetinin merkez çizgisi ile çarkın dönme düzlemi arasında 22.5 derecelik bir açının oluşmasıdır. Borudan gelen su, nozül aracılığıyla yüksek hızlı bir jete dönüştürülür. Su, çarkın bir tarafına eğik olarak yönlendirilir ve diğer taraftan dışarı akar. Su akışının dinamik kuvveti, çarkın hızla dönmesini sağlar.

Çapraz Akış Türbini: Orijinal çapraz akış türbini, 1900'lerin başlarında Avusturyalı mühendis Anthony Michell tarafından tasarlanmıştır. Daha sonra Macar mühendis Donát Bánki onu geliştirdi ve Alman mühendis Fritz Ossberger tarafından daha da geliştirildi. Bir çapraz akış türbini, davul şeklinde olup, silindirik şekilli bir çark üzerindeki kavisli kanatlara karşı yönlendirilmiş uzun, dikdörtgen kesitli bir nozül kullanır. Bir "sincap kafesi" üfleyicisine benzer. Çapraz akış türbini, suyun kanatlardan iki kez akmasına izin verir. İlk geçişte, su kanatların dışından içine akar; ikinci geçiş içeriden dışarıya doğru gider. Türbin girişindeki bir yönlendirme kanadı, akışı çarkın sınırlı bir kısmına yönlendirir. Çapraz akış türbini, Pelton'un başa çıkabileceğinden daha büyük su akışlarını ve daha düşük basma yüksekliklerini karşılamak için geliştirilmiştir.