ফরস্টার স্মল হাইড্রো টারবাইনের জন্য কীভাবে যৌগিক উপাদান ব্যবহার করা যেতে পারে

যৌগিক উপকরণ জলবিদ্যুৎ শিল্পের জন্য সরঞ্জাম নির্মাণে প্রবেশ করছে।বস্তুগত শক্তি এবং অন্যান্য মানদণ্ডের একটি তদন্ত আরও অনেক অ্যাপ্লিকেশন প্রকাশ করে, বিশেষ করে ছোট এবং মাইক্রো ইউনিটের জন্য।
প্রাসঙ্গিক দক্ষতা আছে এমন দুই বা ততোধিক পেশাদারদের দ্বারা পরিচালিত পর্যালোচনা অনুসারে এই নিবন্ধটি মূল্যায়ন এবং সম্পাদনা করা হয়েছে।এই সমকক্ষ পর্যালোচনাকারীরা জলবিদ্যুৎ শিল্পের মধ্যে প্রযুক্তিগত নির্ভুলতা, উপযোগিতা এবং সামগ্রিক গুরুত্বের জন্য পাণ্ডুলিপি বিচার করে।
নতুন উপকরণের উত্থান জলবিদ্যুৎ শিল্পের জন্য উত্তেজনাপূর্ণ সুযোগ প্রদান করে।কাঠ - মূল ওয়াটার হুইল এবং পেনস্টকগুলিতে ব্যবহৃত - 1800 এর দশকের গোড়ার দিকে ইস্পাতের উপাদান দ্বারা আংশিকভাবে প্রতিস্থাপন করা হয়েছিল।ইস্পাত উচ্চ ক্লান্তি লোডিংয়ের মাধ্যমে তার শক্তি ধরে রাখে এবং গহ্বরের ক্ষয় এবং ক্ষয় প্রতিরোধ করে।এর বৈশিষ্ট্যগুলি ভালভাবে বোঝা যায় এবং উপাদান তৈরির প্রক্রিয়াগুলি ভালভাবে বিকশিত হয়।বড় ইউনিটের জন্য, ইস্পাত সম্ভবত পছন্দের উপাদান থাকবে।
যাইহোক, ক্ষুদ্র আকারের (100 কিলোওয়াটের নিচে) টারবাইনে ছোট (10 মেগাওয়াটের নিচে) উত্থানের কারণে, কম্পোজিটগুলি ওজন বাঁচাতে এবং উত্পাদন খরচ এবং পরিবেশগত প্রভাব কমাতে ব্যবহার করা যেতে পারে।বিদ্যুৎ সরবরাহে ক্রমাগত বৃদ্ধির প্রয়োজনের কারণে এটি বিশেষভাবে প্রাসঙ্গিক।নরওয়েজিয়ান রিনিউয়েবল এনার্জি পার্টনারস দ্বারা 2009 সালের একটি সমীক্ষা অনুসারে বিশ্বে ইনস্টল করা হাইড্রো ক্ষমতা, প্রায় 800,000 মেগাওয়াট, অর্থনৈতিকভাবে সম্ভাব্য মাত্র 10% এবং প্রযুক্তিগতভাবে সম্ভাব্য জলবিদ্যুতের 6%।স্কেল অর্থনীতি প্রদানের জন্য যৌগিক উপাদানগুলির ক্ষমতার সাথে অর্থনৈতিকভাবে সম্ভাব্য আরও প্রযুক্তিগতভাবে সম্ভাব্য হাইড্রো আনার সম্ভাবনা বৃদ্ধি পায়।

যৌগিক উপাদান উত্পাদন
পেনস্টক অর্থনৈতিকভাবে এবং সামঞ্জস্যপূর্ণ উচ্চ শক্তির সাথে তৈরি করতে, সর্বোত্তম পদ্ধতি হল ফিলামেন্ট উইন্ডিং।একটি বড় ম্যান্ড্রেল ফাইবারের টাও দিয়ে মোড়ানো হয় যা একটি রজন স্নানের মাধ্যমে চালানো হয়।অভ্যন্তরীণ চাপ, অনুদৈর্ঘ্য নমন এবং পরিচালনার জন্য শক্তি তৈরি করতে টোগুলি হুপ এবং হেলিকাল প্যাটার্নে মোড়ানো হয়।নীচের ফলাফল বিভাগটি স্থানীয় সরবরাহকারীদের থেকে উদ্ধৃতির উপর ভিত্তি করে দুটি পেনস্টকের আকারের জন্য প্রতি ফুট খরচ এবং ওজন দেখায়।উদ্ধৃতিটি দেখিয়েছে যে নকশার বেধটি অপেক্ষাকৃত কম চাপের লোডের পরিবর্তে ইনস্টলেশন এবং পরিচালনার প্রয়োজনীয়তা দ্বারা চালিত হয়েছিল এবং উভয়ের জন্য এটি ছিল 2.28 সেমি।
উইকেট গেটস এবং স্টে ভ্যানের জন্য দুটি উত্পাদন পদ্ধতি বিবেচনা করা হয়েছিল;ভেজা লেআপ এবং ভ্যাকুয়াম আধান।ওয়েট লে-আপ শুষ্ক কাপড় ব্যবহার করে, যা ফ্যাব্রিকের উপর রজন ঢেলে এবং রোলার ব্যবহার করে রজনকে ফ্যাব্রিকের মধ্যে ঢেলে দিয়ে গর্ভধারণ করা হয়।এই প্রক্রিয়াটি ভ্যাকুয়াম ইনফিউশনের মতো পরিষ্কার নয় এবং ফাইবার থেকে রজন অনুপাতের ক্ষেত্রে সর্বদা সর্বাধিক অনুকূল কাঠামো তৈরি করে না, তবে ভ্যাকুয়াম আধান প্রক্রিয়ার তুলনায় এটি কম সময় নেয়।ভ্যাকুয়াম ইনফিউশন সঠিক অভিযোজনে শুকনো ফাইবার তৈরি করে, এবং শুকনো স্ট্যাকটি তারপর ভ্যাকুয়াম ব্যাগ করা হয় এবং অতিরিক্ত ফিটিং সংযুক্ত করা হয় যা একটি রজন সরবরাহের দিকে নিয়ে যায়, যা ভ্যাকুয়াম প্রয়োগ করার সময় অংশে টানা হয়।ভ্যাকুয়াম একটি সর্বোত্তম স্তরে রজনের পরিমাণ বজায় রাখতে সহায়তা করে এবং উদ্বায়ী জৈব পদার্থের মুক্তি হ্রাস করে।
একটি মসৃণ অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠ নিশ্চিত করতে স্ক্রোল কেসটি পুরুষ ছাঁচে দুটি পৃথক অর্ধে একটি হ্যান্ড লেআপ ব্যবহার করবে।পর্যাপ্ত শক্তি নিশ্চিত করার জন্য এই দুটি অর্ধেক তারপরে বন্ধন পয়েন্টে বাইরের অংশে ফাইবার যুক্ত করা হবে।স্ক্রোল ক্ষেত্রে চাপের লোডের জন্য উচ্চ-শক্তির উন্নত কম্পোজিটের প্রয়োজন হয় না, তাই ইপোক্সি রজন সহ ফাইবারগ্লাস ফ্যাব্রিকের একটি ভেজা বিন্যাস যথেষ্ট হবে।স্ক্রোল কেসের পুরুত্ব পেনস্টকের মতো একই ডিজাইনের প্যারামিটারের উপর ভিত্তি করে ছিল।250-কিলোওয়াট ইউনিট একটি অক্ষীয় প্রবাহ মেশিন, তাই কোন স্ক্রোল কেস নেই।

একটি টারবাইন রানার উচ্চ লোডের প্রয়োজনীয়তার সাথে একটি জটিল জ্যামিতিকে একত্রিত করে।সাম্প্রতিক কাজ প্রমাণ করেছে যে উচ্চ-শক্তির কাঠামোগত উপাদানগুলি একটি কাটা প্রিপ্রেগ এসএমসি থেকে চমৎকার শক্তি এবং দৃঢ়তা সহ তৈরি করা যেতে পারে। 5 ল্যাম্বরগিনি গ্যালার্দোর সাসপেনশন আর্মটি একটি কাটা প্রিপ্রেগ এসএমসি-এর একাধিক স্তর ব্যবহার করে ডিজাইন করা হয়েছিল যা একটি নকল কম্পোজিট, কম্প্রেশন ঢালাই হিসাবে পরিচিত। প্রয়োজনীয় বেধ উত্পাদন করতে।একই পদ্ধতি ফ্রান্সিস এবং প্রপেলার রানারদের ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা যেতে পারে।ফ্রান্সিস রানারকে একক হিসাবে তৈরি করা যাবে না, কারণ ব্লেড ওভারল্যাপের জটিলতা অংশটিকে ছাঁচ থেকে বের করা থেকে বাধা দেবে।এইভাবে, রানার ব্লেড, মুকুট এবং ব্যান্ড আলাদাভাবে তৈরি করা হয় এবং তারপর একত্রে আবদ্ধ করা হয় এবং মুকুট এবং ব্যান্ডের বাইরের দিক দিয়ে বোল্ট দিয়ে শক্তিশালী করা হয়।
যদিও ড্রাফ্ট টিউবটি খুব সহজেই ফিলামেন্ট উইন্ডিং ব্যবহার করে তৈরি করা হয়, এই প্রক্রিয়াটি প্রাকৃতিক তন্তু ব্যবহার করে বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়নি।এইভাবে, হ্যান্ড লেআপ বেছে নেওয়া হয়েছিল, কারণ এটি উচ্চ শ্রম খরচ সত্ত্বেও উত্পাদনের একটি আদর্শ পদ্ধতি।ম্যান্ড্রেলের মতো একটি পুরুষ ছাঁচ ব্যবহার করে, ছাঁচটি অনুভূমিকভাবে সম্পন্ন করা যেতে পারে এবং তারপরে নিরাময়ের জন্য উল্লম্ব পরিণত করা যেতে পারে, একদিকে ঝুলে যাওয়া প্রতিরোধ করে।সমাপ্ত অংশে রজনের পরিমাণের উপর নির্ভর করে যৌগিক অংশগুলির ওজন সামান্য পরিবর্তিত হবে।এই সংখ্যাগুলি 50% ফাইবার ওজনের উপর ভিত্তি করে।
ইস্পাত এবং যৌগিক 2-মেগাওয়াট টারবাইনের মোট ওজন যথাক্রমে 9,888 কেজি এবং 7,016 কেজি।250-কিলোওয়াট ইস্পাত এবং যৌগিক টারবাইন যথাক্রমে 3,734 কেজি এবং 1,927 কেজি।মোট অনুমান প্রতিটি টারবাইনের জন্য 20টি উইকেট গেট এবং টারবাইনের মাথার সমান একটি পেনস্টক দৈর্ঘ্য।সম্ভবত পেনস্টকটি দীর্ঘতর হবে এবং ফিটিংসের প্রয়োজন হবে, তবে এই সংখ্যাটি ইউনিটের ওজন এবং সংশ্লিষ্ট পেরিফেরিয়ালগুলির একটি প্রাথমিক অনুমান দেয়।জেনারেটর, বোল্ট এবং গেট অ্যাকচুয়েটিং হার্ডওয়্যার অন্তর্ভুক্ত নয় এবং কম্পোজিট এবং ইস্পাত ইউনিটের মধ্যে অনুরূপ বলে ধরে নেওয়া হয়।এটাও লক্ষণীয় যে FEA তে দেখা স্ট্রেস কনসেন্ট্রেশনের জন্য যে রানার রিডিজাইন করতে হবে তা কম্পোজিট ইউনিটে ওজন যোগ করবে, কিন্তু স্ট্রেস কনসেন্ট্রেশনের সাথে পয়েন্টগুলিকে শক্তিশালী করার জন্য 5 কেজির ক্রম অনুসারে পরিমাণটি ন্যূনতম বলে ধরে নেওয়া হয়।
প্রদত্ত ওজনের সাথে, 2-মেগাওয়াট কম্পোজিট টারবাইন এবং এর পেনস্টক দ্রুত V-22 অসপ্রে দ্বারা উত্তোলন করা যেতে পারে, যেখানে ইস্পাত মেশিনের জন্য একটি ধীর, কম চালচলনযোগ্য চিনুক টুইন রটার হেলিকপ্টার প্রয়োজন হবে।এছাড়াও, 2-মেগাওয়াট কম্পোজিট টারবাইন এবং পেনস্টক একটি F-250 4×4 দ্বারা টেনে নেওয়া যেতে পারে, যেখানে ইস্পাত ইউনিটের জন্য একটি বড় ট্রাকের প্রয়োজন হবে যা ইনস্টলেশনটি দূরবর্তী হলে বনের রাস্তায় চালনা করা কঠিন হবে।

উপসংহার
যৌগিক উপাদান থেকে টারবাইন নির্মাণ করা সম্ভবপর, এবং প্রচলিত ইস্পাত উপাদানের তুলনায় 50% থেকে 70% ওজন হ্রাস দেখা গেছে।হ্রাস করা ওজন যৌগিক টারবাইনগুলিকে দূরবর্তী স্থানে ইনস্টল করার অনুমতি দিতে পারে।উপরন্তু, এই যৌগিক কাঠামোর সমাবেশ ঢালাই সরঞ্জাম প্রয়োজন হয় না।উপাদানগুলিকে একসাথে বোল্ট করার জন্যও কম অংশ প্রয়োজন, কারণ প্রতিটি টুকরো এক বা দুটি বিভাগে তৈরি করা যেতে পারে।এই গবেষণায় মডেল করা ছোট উৎপাদনে, ছাঁচ এবং অন্যান্য টুলিংয়ের খরচ উপাদান খরচের উপর প্রাধান্য পায়।
এখানে নির্দেশিত ছোট রানগুলি দেখায় যে এই উপকরণগুলিতে আরও গবেষণা শুরু করতে কী খরচ হবে৷এই গবেষণাটি ক্যাভিটেশন ক্ষয় এবং ইনস্টলেশনের পরে উপাদানগুলির UV সুরক্ষার সমাধান করতে পারে।ক্যাভিটেশন কমানোর জন্য ইলাস্টোমার বা সিরামিক আবরণ ব্যবহার করা সম্ভব হতে পারে বা টারবাইন প্রবাহ এবং মাথার শাসনে চলে তা নিশ্চিত করা যা ক্যাভিটেশন হতে বাধা দেয়।ইউনিটগুলি ইস্পাত টারবাইনের অনুরূপ নির্ভরযোগ্যতা অর্জন করতে পারে তা নিশ্চিত করার জন্য এই এবং অন্যান্য সমস্যাগুলি পরীক্ষা করা এবং সমাধান করা গুরুত্বপূর্ণ হবে, বিশেষ করে যদি সেগুলি এমন জায়গায় ইনস্টল করা হয় যেখানে রক্ষণাবেক্ষণ খুব কমই হবে৷
এমনকি এই ছোট রানেও, কিছু যৌগিক উপাদানগুলি উত্পাদনের জন্য প্রয়োজনীয় শ্রম হ্রাসের কারণে সাশ্রয়ী হতে পারে।উদাহরণস্বরূপ, 2-মেগাওয়াট ফ্রান্সিস ইউনিটের জন্য একটি স্ক্রোল কেস ইস্পাত থেকে ঢালাই করতে $80,000 খরচ হবে যৌগিক উত্পাদনের জন্য $25,000 এর তুলনায়।যাইহোক, টারবাইন রানারগুলির সফল ডিজাইন অনুমান করে, যৌগিক রানারগুলিকে ঢালাই করার জন্য সমতুল্য ইস্পাত উপাদানগুলির চেয়ে বেশি।2-মেগাওয়াট রানারটি ইস্পাত থেকে তৈরি করতে প্রায় $23,000 খরচ হবে, কম্পোজিট থেকে $27,000 এর তুলনায়।মেশিন দ্বারা খরচ পরিবর্তিত হতে পারে.এবং যদি ছাঁচগুলি পুনরায় ব্যবহার করা যেতে পারে তবে উচ্চ উত্পাদন রানে যৌগিক উপাদানগুলির জন্য ব্যয় উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পাবে।
গবেষকরা ইতিমধ্যেই যৌগিক পদার্থ থেকে টারবাইন রানার নির্মাণের তদন্ত করেছেন৷ 8 যাইহোক, এই গবেষণাটি গহ্বরের ক্ষয় এবং নির্মাণের সম্ভাব্যতাকে সম্বোধন করেনি৷যৌগিক টারবাইনের পরবর্তী ধাপ হল একটি স্কেল মডেল ডিজাইন করা এবং তৈরি করা যা উৎপাদনের সম্ভাব্যতা এবং অর্থনীতির প্রমাণ দেবে।এই ইউনিট তারপর দক্ষতা এবং প্রযোজ্যতা, সেইসাথে অতিরিক্ত cavitation ক্ষয় প্রতিরোধ করার পদ্ধতি নির্ধারণ করতে পরীক্ষা করা যেতে পারে।