Kompozit materiallar su elektrik enerjisi sənayesi üçün avadanlıqların tikintisində geniş yer tutur.Materialın gücü və digər meyarların araşdırılması, xüsusilə kiçik və mikro vahidlər üçün daha çox tətbiqləri aşkar edir.
Bu məqalə müvafiq təcrübəyə malik iki və ya daha çox mütəxəssis tərəfindən aparılan rəylərə uyğun olaraq qiymətləndirilmiş və redaktə edilmişdir.Bu rəyçilər əlyazmaları texniki dəqiqlik, faydalılıq və hidroelektrik sənayesində ümumi əhəmiyyətə görə qiymətləndirirlər.
Yeni materialların artması hidroelektrik sənayesi üçün maraqlı imkanlar yaradır.Orijinal su çarxlarında və penstocklarda istifadə olunan ağac 1800-cü illərin əvvəllərində qismən polad komponentlərlə əvəz olundu.Polad yüksək yorğunluq yükü ilə öz gücünü saxlayır və kavitasiya eroziyası və korroziyasına müqavimət göstərir.Onun xassələri yaxşı başa düşülür və komponentlərin istehsalı üçün proseslər yaxşı işlənmişdir.Böyük qurğular üçün polad, ehtimal ki, seçim materialı olaraq qalacaq.
Bununla belə, kiçik (10 MVt-dan aşağı) mikro-ölçülü (100 kVt-dan aşağı) turbinlərin artması nəzərə alınmaqla, kompozitlər çəkiyə qənaət etmək və istehsal xərclərini və ətraf mühitə təsirləri azaltmaq üçün istifadə edilə bilər.Bu, elektrik enerjisi təchizatında davamlı artım ehtiyacını nəzərə alaraq xüsusilə aktualdır.Norveç Bərpa Olunan Enerji Tərəfdaşlarının 2009-cu ildə apardığı araşdırmaya görə, qurulmuş dünya hidroelektrik gücü, təxminən 800.000 MVt, iqtisadi cəhətdən mümkün olan enerjinin yalnız 10%-ni və texniki cəhətdən mümkün olan hidroenergetikanın 6%-ni təşkil edir.Texniki cəhətdən mümkün olan hidroenergetikanın daha çox hissəsini iqtisadi cəhətdən mümkün olan sahəyə gətirmək potensialı kompozit komponentlərin miqyasda qənaəti təmin etmək qabiliyyəti ilə artır.
Kompozit komponentlərin istehsalı
Penstockun qənaətli və davamlı yüksək gücü ilə istehsalı üçün ən yaxşı üsul filament sarğıdır.Böyük bir mandrel, bir qatran banyosundan keçən lif yedəkləri ilə bükülmüşdür.Daxili təzyiq, uzununa əyilmə və idarəetmə üçün möhkəmlik yaratmaq üçün yedəklər halqa və spiral naxışlara bükülür.Aşağıdakı nəticələr bölməsi yerli tədarükçülərin təklifinə əsaslanaraq, iki penston ölçüsü üçün bir ayaq üçün xərc və çəki göstərir.Sitat göstərdi ki, dizayn qalınlığı nisbətən aşağı təzyiq yükü deyil, quraşdırma və işləmə tələbləri ilə idarə olunur və hər ikisi üçün 2,28 sm idi.
Qapılar və dayanacaqlar üçün iki istehsal üsulu nəzərdən keçirilmişdir;yaş layup və vakuum infuziya.Yaş layup quru parçadan istifadə edir, parça üzərinə qatran tökməklə və qatranı parçaya itələmək üçün rulonlardan istifadə etməklə hopdurulmuşdur.Bu proses vakuum infuziyası qədər təmiz deyil və həmişə lif-qatran nisbəti baxımından ən optimallaşdırılmış struktur yaratmır, lakin vakuum infuziya prosesindən daha az vaxt tələb edir.Vakuum infuziyası quru lifi düzgün istiqamətlərdə qoyur və quru yığın daha sonra vakuumla torbalanır və vakuum tətbiq edildikdə hissəyə çəkilən qatran tədarükünə səbəb olan əlavə fitinqlər bağlanır.Vakuum qatran miqdarını optimal səviyyədə saxlamağa kömək edir və uçucu üzvi maddələrin buraxılmasını azaldır.
Sürüşdürmə qutusu hamar daxili səthi təmin etmək üçün kişi qəlibində iki ayrı yarımda əl düzümü istifadə edəcəkdir.Bu iki yarım daha sonra adekvat gücü təmin etmək üçün yapışma nöqtəsində xaricdən əlavə edilən liflə birləşdiriləcək.Sürüşdürmə qutusundakı təzyiq yükü yüksək güclü qabaqcıl kompozit tələb etmir, buna görə də epoksi qatranı ilə fiberglas parçanın nəm bir təbəqəsi kifayət edəcəkdir.Sürüşdürmə qutusunun qalınlığı penstock ilə eyni dizayn parametrinə əsaslanırdı.250 kVt-lıq qurğu eksenel axın maşınıdır, ona görə də sürüşmə qutusu yoxdur.
Turbin qaçışı mürəkkəb həndəsəni yüksək yük tələbləri ilə birləşdirir.Bu yaxınlarda aparılan işlər göstərdi ki, yüksək möhkəmlikli struktur komponentlər əla möhkəmlik və sərtliklə doğranmış prepreg SMC-dən hazırlana bilər.5 Lamborghini Gallardo-nun asma qolu saxta kompozit kimi tanınan, sıxılma ilə qəliblənmiş doğranmış prepreg SMC-nin çoxsaylı qatlarından istifadə edilməklə dizayn edilmişdir. tələb olunan qalınlığı istehsal etmək.Eyni üsul Francis və pervane qaçışlarına da tətbiq oluna bilər.Frensis qaçışı bir vahid kimi hazırlana bilməz, çünki bıçağın üst-üstə düşməsinin mürəkkəbliyi hissənin qəlibdən çıxarılmasının qarşısını alacaq.Beləliklə, qaçış bıçaqları, tac və bant ayrı-ayrılıqda hazırlanır və sonra bir-birinə yapışdırılır və tacın və bandın kənarından boltlar ilə gücləndirilir.
Çəkmə borusu ən asan filament sarğı ilə istehsal edilsə də, bu proses təbii liflərdən istifadə edilərək kommersiyalaşdırılmamışdır.Beləliklə, daha yüksək əmək xərclərinə baxmayaraq, standart istehsal üsulu olduğu üçün əl layup seçildi.Bir mandrelə bənzər bir kişi qəlibindən istifadə edərək, layout qəlib üfüqi ilə tamamlana bilər və sonra bir tərəfdən sallanmanın qarşısını alaraq müalicə üçün şaquli çevrilə bilər.Kompozit hissələrin çəkisi bitmiş hissədəki qatran miqdarından asılı olaraq bir qədər dəyişəcəkdir.Bu rəqəmlər 50% lif çəkisinə əsaslanır.
Polad və 2 MVt-lıq kompozit turbin üçün ümumi çəkilər müvafiq olaraq 9,888 kq və 7,016 kq-dır.250 kVt gücündə polad və kompozit turbinlər müvafiq olaraq 3,734 kq və 1,927 kq-dır.Cəmilər hər bir turbin üçün 20 qapı qapısı və turbinin başlığına bərabər olan penstock uzunluğu nəzərdə tutur.Çox güman ki, penstock daha uzun olacaq və fitinqlər tələb edəcək, lakin bu rəqəm bölmənin və əlaqəli periferik hissələrin çəkisinin əsas təxminini verir.Generator, boltlar və darvazanın işə salınması avadanlığı daxil deyil və kompozit və polad qurğular arasında oxşar olduğu güman edilir.Onu da qeyd etmək lazımdır ki, FEA-da görülən gərginlik konsentrasiyalarını nəzərə almaq üçün tələb olunan qaçışçının yenidən dizaynı kompozit vahidlərə ağırlıq əlavə edəcək, lakin gərginlik konsentrasiyası olan nöqtələri gücləndirmək üçün 5 kq məbləğində minimum olacağı ehtimal edilir.
Verilmiş çəkilərlə, 2 MVt-lıq kompozit turbin və onun penstolu sürətli V-22 Osprey tərəfindən qaldırıla bilərdi, halbuki polad maşın üçün daha yavaş, daha az manevr edə bilən iki rotorlu Chinook vertolyotu tələb olunur.Həmçinin, 2 MVt-lıq kompozit turbin və penstock F-250 4×4 tərəfindən yedəklənə bilərdi, halbuki polad qurğu üçün quraşdırma uzaqda olsaydı, meşə yollarında manevr etmək çətin olacaq daha böyük yük maşını tələb olunur.
Nəticələr
Kompozit materiallardan turbinlər qurmaq mümkündür və adi polad komponentlərlə müqayisədə çəkidə 50%-dən 70%-ə qədər azalma müşahidə edilmişdir.Azaldılmış çəki kompozit turbinlərin uzaq yerlərdə quraşdırılmasına imkan verə bilər.Bundan əlavə, bu kompozit strukturların yığılması qaynaq avadanlığı tələb etmir.Komponentlər həmçinin daha az hissələrin bir-birinə bərkidilməsini tələb edir, çünki hər bir parça bir və ya iki hissədə hazırlana bilər.Bu tədqiqatda modelləşdirilmiş kiçik istehsal dövrlərində qəliblərin və digər alətlərin dəyəri komponentlərin qiymətində üstünlük təşkil edir.
Burada göstərilən kiçik qaçışlar bu materiallara dair əlavə tədqiqatlara başlamağın nəyə başa gələcəyini göstərir.Bu tədqiqat quraşdırmadan sonra komponentlərin kavitasiya eroziyası və UV qorunmasını həll edə bilər.Kavitasiyanı azaltmaq və ya turbinin kavitasiyanın qarşısını alan axın və baş rejimlərində işləməsini təmin etmək üçün elastomer və ya keramika örtüklərindən istifadə etmək mümkün ola bilər.Bölmələrin polad turbinlərlə oxşar etibarlılığa nail ola bilməsini təmin etmək üçün bu və digər məsələləri sınaqdan keçirmək və həll etmək vacib olacaq, xüsusən də onlar texniki xidmətin nadir görüləcəyi ərazilərdə quraşdırılacaqsa.
Hətta bu kiçik işlərdə belə, bəzi kompozit komponentlər istehsal üçün tələb olunan işçi qüvvəsinin azalması səbəbindən sərfəli ola bilər.Məsələn, 2 MVt gücündə olan Francis qurğusu üçün fırlanan qutunun poladdan qaynaqlanması 80.000 dollara başa gələcək, kompozit istehsal üçün isə 25.000 dollar.Bununla belə, turbin aparatlarının uğurlu dizaynını fərz etsək, kompozit qaçışçıların formalaşdırılması üçün xərclər ekvivalent polad komponentlərdən çoxdur.2 MVt gücündə koşucunun poladdan istehsalı təxminən 23.000 dollara başa gələcək, kompozitdən isə 27.000 dollar.Xərclər maşına görə dəyişə bilər.Və qəliblərdən təkrar istifadə oluna bilsə, daha yüksək istehsal dövrlərində kompozit komponentlərin dəyəri xeyli aşağı düşəcək.
Tədqiqatçılar artıq kompozit materiallardan turbin aparatlarının tikintisini araşdırıblar.8 Bununla belə, bu tədqiqatda kavitasiya eroziyası və tikintinin mümkünlüyünə toxunulmayıb.Kompozit turbinlər üçün növbəti addım istehsalın mümkünlüyünü və qənaətcilliyini sübut etməyə imkan verəcək miqyaslı modelin layihələndirilməsi və qurulmasıdır.Bu bölmə daha sonra effektivliyi və tətbiqi, habelə artıq kavitasiya eroziyasının qarşısının alınması üsullarını müəyyən etmək üçün sınaqdan keçirilə bilər.
Göndərmə vaxtı: 15 fevral 2022-ci il
