Bahan komposit nyieun inroads dina konstruksi pakakas pikeun industri PLTA.Panaliti ngeunaan kakuatan bahan sareng kriteria sanésna ngungkabkeun langkung seueur aplikasi, khususna pikeun unit leutik sareng mikro.
Tulisan ieu parantos dievaluasi sareng diédit saluyu sareng ulasan anu dilakukeun ku dua atanapi langkung profésional anu gaduh kaahlian relevan.Pamariksaan peer ieu nangtoskeun naskah pikeun akurasi téknis, mangpaat, sareng pentingna sadayana dina industri PLTA.
Kebangkitan bahan anyar nyayogikeun kasempetan anu pikaresepeun pikeun industri PLTA.Kai - dipaké dina waterwheels aslina tur penstocks - ieu supplanted sabagian ku komponén baja dina mimiti 1800s.Baja nahan kakuatan na ngaliwatan loading kacapean tinggi na resists erosi cavitation sarta korosi.Sipat-sipatna kahartos sareng prosés pikeun pembuatan komponén dikembangkeun saé.Pikeun unit badag, baja dipikaresep bakal tetep bahan pilihan.
Tapi, tinangtu naékna turbin leutik (handap 10 MW) kana ukuran mikro (handap 100 kW), komposit tiasa dianggo pikeun ngahémat beurat sareng ngirangan biaya produksi sareng dampak lingkungan.Ieu hususna relevan nunjukkeun kabutuhan anu terus-terusan pikeun kamekaran pasokan listrik.Kapasitas hidro dunya anu dipasang, ampir 800,000 MW nurutkeun ulikan 2009 ku Norwegia Renewable Energy Partners, ngan ukur 10% tina PLTA anu layak sacara ékonomis sareng 6% tina PLTA anu tiasa dilaksanakeun sacara teknis.Potensi pikeun mawa leuwih ti hidro téknis meujeuhna kana realm ékonomi meujeuhna nambahan kalawan kamampuhan komponén komposit nyadiakeun ékonomi skala.
Pabrikan komponén komposit
Pikeun ngahasilkeun penstock sacara ékonomis sareng kalayan kakuatan tinggi anu konsisten, metode anu pangsaéna nyaéta ngagulung filamén.A mandrel badag dibungkus ku tows serat anu geus ngajalankeun ngaliwatan mandi résin.Tows dibungkus ku hoop sareng pola hélik pikeun nyiptakeun kakuatan pikeun tekanan internal, bending longitudinal sareng penanganan.Bagian hasil di handap nembongkeun biaya jeung beurat per suku pikeun dua ukuran penstock, dumasar kana cutatan ti suppliers lokal.cutatan némbongkeun yén ketebalan desain ieu disetir ku instalasi tur nanganan syarat, tinimbang beban tekanan rélatif low, sarta duanana éta 2,28 cm.
Dua métode manufaktur dianggap pikeun Gerbang wicket sarta tetep vanes;layup baseuh jeung infusion vakum.Layup baseuh ngagunakeun lawon garing, nu geus impregnated ku tuang résin kana lawon sarta ngagunakeun rollers nyorong résin kana lawon.Prosés ieu henteu bersih sapertos infusion vakum sareng henteu salawasna ngahasilkeun struktur anu paling dioptimalkeun dina hal rasio serat-to-resin, tapi peryogi waktos kirang tibatan prosés infus vakum.Infusion vakum ngaluarkeun serat garing dina orientasi anu leres, sareng tumpukan garing teras kantong vakum sareng kelengkapan tambahan napel anu nuju kana suplai résin, anu ditarik kana bagian nalika vakum diterapkeun.Vakum mantuan ngajaga jumlah résin dina tingkat optimal sarta ngurangan sékrési organik volatile.
Kasus ngagugulung bakal ngagunakeun layup leungeun dina dua halves misah dina kapang jalu pikeun mastikeun permukaan jero lemes.Dua halves ieu lajeng bakal kabeungkeut babarengan jeung serat ditambahkeun kana luar di titik beungkeutan pikeun mastikeun kakuatan nyukupan.Beban tekanan dina kasus ngagugulung teu merlukeun komposit canggih-kakuatan tinggi, jadi layup baseuh lawon fiberglass kalawan résin epoxy bakal cukup.Ketebalan kasus ngagugulung dumasar kana parameter desain anu sami sareng penstock.Unit 250-kW mangrupikeun mesin aliran axial, janten henteu aya kasus gulung.
A runner turbin ngagabungkeun hiji géométri kompléks kalawan syarat beban tinggi.Karya panganyarna geus nunjukkeun yén-kakuatan tinggi komponén struktural bisa dijieun tina dicincang prepreg SMC kalawan kakuatan alus teuing jeung stiffness.5 Panangan gantung tina Lamborghini Gallardo ieu dirancang ngagunakeun sababaraha lapisan a dicincang prepreg SMC dipikawanoh salaku komposit ngajalin, komprési dijieun. pikeun ngahasilkeun ketebalan diperlukeun.Cara anu sami tiasa diterapkeun ka Francis sareng propeller runners.The Francis runner teu bisa dijieun salaku hiji Unit, sakumaha pajeulitna tumpang tindihna agul bakal nyegah bagian ti keur sasari tina kapang nu.Ku kituna, bilah runner, makuta jeung band anu dijieun misah lajeng kabeungkeut babarengan jeung bertulang kalawan bolts ngaliwatan luar makuta jeung band.
Bari draft tube paling gampang dijieun maké filamén winding, prosés ieu teu acan commercialized maké serat alam.Ku kituna, layup leungeun dipilih, sabab ieu métode baku pabrik, sanajan biaya kuli luhur.Ngagunakeun kapang jalu sarupa mandrel a, layup nu bisa réngsé kalawan kapang horizontal lajeng ngancik nangtung pikeun ngubaran, nyegah sagging dina hiji sisi.Beurat bagian komposit bakal rada beda-beda gumantung kana jumlah résin dina bagian rengse.Jumlah ieu dumasar kana 50% beurat serat.
Beurat total pikeun turbin baja sareng komposit 2-MW masing-masing 9.888 kg sareng 7.016 kg.Turbin baja sareng komposit 250-kW masing-masing 3.734 kg sareng 1.927 kg.Jumlahna nganggap 20 gerbang wicket pikeun tiap turbin sareng panjang penstock sami sareng sirah turbin.Eta kamungkinan yén penstock bakal jadi leuwih panjang sarta merlukeun fittings, tapi angka ieu méré estimasi dasar tina beurat Unit sarta périferal pakait.Generator, bolts sareng hardware actuating gate henteu kalebet sareng dianggap sami antara unit komposit sareng baja.Ogé sia noting yén redesign runner diperlukeun pikeun akun pikeun konsentrasi stress ditempo dina FEA bakal nambahan beurat kana unit komposit, tapi jumlahna dianggap minimal, dina urutan 5 kg pikeun nguatkeun titik kalawan konsentrasi stress.
Kalayan beurat anu dipasihkeun, turbin komposit 2-MW sareng penstock na tiasa diangkat ku V-22 Osprey anu gancang, sedengkeun mesin baja peryogi helikopter rotor kembar Chinook anu langkung laun, kirang maneuverable.Ogé, turbin komposit 2-MW sareng penstock tiasa ditarik ku F-250 4 × 4, sedengkeun unit baja peryogi treuk anu langkung ageung anu bakal hese maneuver di jalan leuweung upami pamasanganna jauh.
Kacindekan
Éta tiasa dianggo pikeun ngawangun turbin tina bahan komposit, sareng pangurangan beurat 50% dugi ka 70% katingal dibandingkeun sareng komponén baja konvensional.Beurat anu dikirangan tiasa ngamungkinkeun turbin komposit dipasang di lokasi anu jauh.Sajaba ti éta, assembly of ieu struktur komposit teu merlukeun parabot las.Komponén ogé merlukeun pangsaeutikna bagian pikeun bolted babarengan, sabab unggal sapotong bisa dijieun dina hiji atawa dua bagian.Dina produksi leutik ngalir dimodelkeun dina ulikan ieu, biaya kapang jeung tooling séjén ngadominasi biaya komponén.
Jalan leutik anu dituduhkeun di dieu nunjukkeun sabaraha biaya pikeun ngamimitian panalungtikan salajengna ngeunaan bahan ieu.Panalungtikan ieu bisa alamat erosi cavitation jeung panyalindungan UV komponén sanggeus instalasi.Bisa jadi mungkin ngagunakeun elastomer atawa palapis keramik pikeun ngurangan cavitation atawa mastikeun yén turbin ngalir dina aliran jeung sirah rezim nu nyegah cavitation ti lumangsung.Penting pikeun nguji sareng ngabéréskeun masalah ieu sareng anu sanésna pikeun mastikeun unit tiasa ngahontal réliabilitas anu sami sareng turbin baja, khususna upami aranjeunna dipasang di daérah anu jarang pangropéa.
Malah dina ngajalankeun leutik ieu, sababaraha komponén komposit tiasa ongkos-éféktif alatan tanaga gawé turun diperlukeun pikeun pabrik.Contona, bisi gulung pikeun unit Francis 2-MW bakal ngarugikeun $80.000 mun dilas tina baja dibandingkeun $25.000 pikeun pabrik komposit.Sanajan kitu, asumsina desain suksés runners turbin, biaya pikeun molding nu runners komposit leuwih ti komponén baja sarimbag.The 2-MW runner bakal ngarugikeun ngeunaan $23.000 pikeun pabrik tina baja, dibandingkeun $27.000 tina komposit.Biaya bisa rupa-rupa ku mesin.Jeung biaya pikeun komponén komposit bakal turun considerably dina ngajalankeun produksi luhur lamun kapang bisa dipaké deui.
Panalungtik geus nalungtik pangwangunan turbin runners tina bahan komposit.8 Tapi, ulikan ieu teu alamat erosi cavitation jeung feasibility konstruksi.Léngkah satuluyna pikeun turbin komposit nyaéta mendesain sareng ngawangun modél skala anu bakal ngamungkinkeun bukti kelayakan sareng ékonomi pabrik.Unit ieu lajeng bisa diuji pikeun nangtukeun efisiensi tur applicability, kitu ogé métode pikeun nyegah kaleuwihan erosi cavitation.
waktos pos: Feb-15-2022
