Akış Türbini (Crossflow)
Akışlı su türbinleri her zaman yerel işletim koşullarına uyarlanır (düşü/debi).
Yıllar boyu güvenilir bir çalışma için tasarlanmış ve bakım için özel madde yada alet gerektirmeyen akış türbinlerinin geliştirilmesinde temel aldığımız anafikir basitliktir. Uzman olmayan kişiler tarafından dahi kurulup işletmeye alınabilir.
Türbinin Kullanım Alanları :
-
Düşü yüksekliği : H = 5...200 m
-
Debi : Q = 0,03...13m³/s
-
Güçler : N = 10...3 500 kW
Akış Türbini Çalışma Prensibi :
Su Türbini Etkinlik Derecesi
Akış türbini radyal, hafif basınçlandırılmış, çark kanatlarına teğetsel püskürtmeli ve yatay şaftlıdır. Spesifik devirlere göre yavaş türbinler arasında sayılır. Su akışı, kanat halkasından çarkın iç kısmına geçer, buradan kanat halkasının içinde ikinci kanal içerisinden çarkın dışına, türbin kabin alanına hareket eder. Türbin kabininden ya serbest olarak ya da emme borusu yoluyla türbin altındaki tanka akar.
Şekil 1 : Yatay Ağız Şekil 2 : Dikey Ağız
Suyun çarkın içerisindeki hareketinin kendiliğinden temizleme etkisi vardır. Suyun çarka girişinde kanatların arasına giren kirlilikler, yarım çark devrinden sonra merkezkaç kuvveti ve akan su tarafından çekilir ve tanka sürülür.
Eğer su debisi miktarı değişkense, akış türbini iki hücreli olarak tasarlanır. Hücrelerin standart bölünmesi 1:2 oranındadır. Dar hücre küçük, geniş hücre orta su akışının işler. İki hücre birlikte tam debiye işler. Bu ayrım sayesinde tam debi ile tam debinin 1/6'sı arasındaki akışlarda optimum verim mümkündür. Akış türbinleri bu şekilde son derece efektif olarak (%80 üzerinde verimlilik) debileri yüksek değişkenlik gösteren akarsulardan da faydalanabilir.
Akış türbinlerinin alçak düşü ve güçlerde tam debi alanında toplam verimliliği %84'e ulaşmaktadır. Orta ve büyük türbinlerde daha yüksek devinimlerde %87 verimliliğe ulaşılmaktadır.
Şekil 3 kısmı yük alanında akış türbininin avantajlarına gösterir. Nehirlerin sıkça yılda birkaç ay boyunca akışları çok azalır. Bu aylarda elektrik enerjisi üretimi imkanı İlgili türbinin etkinlik seyri özelliklerine bağlıdır. Yüksek debilerde yüksek verimlilik sağlayan türbinler, değişken debili yerlerde, verim eğrileri düz olan türbinlerden daha düşük yıllık üretime ulaşır.
Şekil 3 : Akış türbini verimlilik seyri; kontrol vanası ile 1:2 oranında bölünmüş regülasyonda 3 etkinlik eğrisinde Francis türbini ile karşılaştırma.
Dağıtım Sistemi
Bölünmüş akış türbininde su, iki adet güçleri dengelenmiş profili kontrol vanası tarafından yönlendirilir. Vanalar su akışını böler, dengeler ve darbesiz olarak çarka geçmesine sağlar (hücre genişliğinden bağımsızdır). Her iki döner kumanda vanası da türbin dolabına yerleştirilmiştir ve alçak devinimlerde türbin kapatma amacıyla da kullanılabilir. Böylece basınç boruları ile türbin arasında donatılmıştır. Kumanda vanaları kendiliğinden yağlamalı yataklarda yerleşiktir ve bakım gerektirmez. Kolların sonuna ağırlık bağlayarak merkezkaç temelli acil kapama işlevi de sağlanır.
Türbin Kabini
Debi türbini kabini yüksek kaliteli inşaat çeliğinden üretilmiş olup, çok sağlamdır, darbelere ve dona karşı dayanıklıdır.
Şekil 4 : İki hücreli akış türbini yapısı
Çark
Türbinin en önemli parçası çarkıdır. Çark, tecrübeyle sabit bir işlemde düzleştirilmiş, çekilmiş, profili çelikten üretilen kanatlar ile donatılmıştır. İki taraflı olarak disklere yerleştirilirler ve özel bir işlem ile çark iç disklerine kaynatılırlar. Çarkın, büyüklüğüne bağımlı olarak 37 kadar kanadı olabilir. Lineer olarak eğik kanatlar sadece çok küçük bir eksenel güç oluşturur, bu sayede zor montaj ve yağlama gerektiren güçlendirilmiş aksiyel rulmanlar gerekli olmaz. Daha geniş çarklarda kanatlar diskler tarafından birkaç kat desteklenir. Çarklar nihai montaj öncesinde özenle dengelenir ve defektoskopik kontrolden geçer.
Rulmanlar
Akış türbinleri normalize, yaslamalı, silindirli rulmanlar ile donatılmıştır. Bunların türbinde düşük direnç ve kolay bakım gibi tartışmasız avantajları vardır. Rulman dolabının yapısı ile su sızıntıları ve yağlama maddelerinin su ile teması engellenmiştir. Bu, patentli akış türbinin rulman dolabı sistemimizin önemli bir özelliğidir. Aynı zamanda çark rulmanlar sayesinde türbin dolabında ortalanmıştır. Bu sofistike teknik çözümü, bakım gerektirmeyen sızdırmazlık öğeleri tamamlar. Yıllık yağ değişimi dışında başka bir bakım gerektirmez. Kullandığımız teknik çözüm, türbinin tamamını posizyonundan demote etmeye gerek kalmadan kolay çark değişimini sağlamaktadır.
Emme ve Boşaltma Boruları
Akış türbini prensip olarak serbest ve su seviyeli bir türbindir. Ancak orta ve düşük debinimlerde emme borusu kullanmak gereklidir. Amacı, makine dairesine sele karşı korumak ve toplam devinim yüksekliğini kayıp olmadan kullanmaktır. Serbest seviyeli ve geniş kullanım sahalı bir türbinin emme borusundaki su kontrol edilebilmelidir. Bunu, türbin dolabında vakumu belirleyen hava ayar vanası sağlar. Böylece 1-3 m emme yükseliği olan türbinler, kavitasyon tehlikesi olmadan en uygun şekilde kullanılabilir. Emme borularının çelik toplama borusu şeklinde yapılması ayrıca düşük devinimlerde alt yapı maliyetlerini de ciddi anlamda azaltır; böylece birçok sorunlu proje karlı hale gelir.
İşletim Özellikleri
Ürettiğimiz akış türbinlerinde kavitasyon oluşmaz, sonuç itibariyle çarkın alt su seviyesinin altında olma gerekliliği ve buna bağlı masraflı inşaatlar ve işletim zorlukları ortadan kalkar.
90 m kadar devinimler için üretimde normal yapı çeliği kullanılır. 90 - 120 m devinimler için çark sağlam paslanmaz çelik ile tedarik edilir. 120 m üzerinde devinimlerde dolap ve boru parçaları tüm türbin paslanmaz çelikten imal edilir.
Akış türbinlerinin süreki devri, çoğunlukla nominal devrin 2,3 katıdır. Bu, seri üretilmiş jeneratörlerin kullanımını mümkün kılar.
Akış Türbinlerinin Ekenomik Verimi
Günümüzde gelişmekte olan ekolojik hassasiyet, çevreye zarar vermeden doğal güçleri kullanmayı öngörmektedir, örneğin yenilenebilir kaynaklardan elektrik üretimi. Ancak hidroelektrik santrallerinin kullanımı önemli bir faktör ile sınırlanmıştır: proje ve planlama, boyutlandırma, inşaat ve yapının makine donanımının tedariği ile ilgili yüksek yatırım masrafları.
Mühendislerimiz - danışmanlar ve türbin tasarımcıları - bu yüzden su türbinlerini normalize ederek toplam maliyeti azaltmaya çalıştırlar. Bu yaklaşım büyük türbinler için uygulanabilir olsa da, tasarlanan devinim ve yıllık su akışı değişkenliklerine bağlı olarak küçük türbinlerin boyutlandırmasında sorunlara yol açmaktadır.
Bizim geliştirdiğimiz akış türbinlerinin münferit parçaları standardizedir, ancak ihtiyaçlara (yani söz konusu yerde su miktarı ve düşü yüksekliği) ve müşteri talepleri doğrultusunda uyarlanır ve yapılandırılırlar. bu modüler sistem, projenin gerektirdiği tüm işlevleri sağlarken, aynı zamanda maliyet açısından etkin çözümleri sağlar.
Akış türbinleri uzun ve bakım gerektirmeyen kullanım ömüzleri ile öne çıkar. İşletim ömürleri boyunca pahalı ve karmaşık yedek parçalara ihtiyaçları yoktur, olası tamiratlar çoğunlukla yerinde yapılabilir. Akış türbinlerinin bir başka avantajı da, içme suyu merkezkaç sistemlerinde, çok uzun borularda dahi istenmeyen hidrolik darbeler oluşturmadan ve böylece içme suyu kalitesini etkilemeden kullanılabilmeleridir. Bu kullanım, şirketimiz tarafından birçok ülkede birçok kere başlarıyla denenmiştir.
