Hazırlayan: Anton Rienmüller, VAG Academy

Özet:

Türbin kapaması su koçu darbesi hesaplaması sonucunda gelen kesin ve sabit bir kapama süresi içerisinde yapılmalıdır. Bu boru hattının yukarı akıntı yönünün boru patlamasından ve türbin aşağı akıntı yönünün tahrip olmasından korunması için çok önemlidir. Genellikle levye ve ağırlıklı hidrolik kumanda tertibatları kapama süresinin bir kapasite kontrol vanası ile kapasite ayarlama vanasının harekete geçirilmesi için kullanılır. Bu durumda kapama süresi sırayla sıcaklığa ve yağın viskozitesine bağlıdır. Bu nedenle kapama süresi yaz ve kış mevsimlerinin yanı sıra yüksek veya düşük ortam sıcaklıklarında farklılık göstermektedir. Kesin kapama süresinin garanti edilmesi için hidrolik kumanda tertibatı viskoziteden bağımsız kapasiteli kontrol vanası ile çalışmak mecburiyetindedir.

Hidroelektrik santrallerin çalışma prensibi

Aslında hidroelektrik ve kömür yakmalı güç santralleri elektriği benzer şekilde üretir. Her iki durumda da güç kaynağı, elektriği üreten motor olan ve akabinde metal şaftı bir elektrik jeneratörü içerisine döndüren türbin adı verilen pervaneli bir parçayı döndürmek için kullanılır. Kömür yakmalı güç santrali türbin pervane kanatlarını döndürmek için buhar kullanır; buna mukabil hidroelektrik santrali türbinin çevrilmesi için akan su kullanır. Sonuçlar her ikisinde de aynıdır. Teori yüksekten akan bolca suya sahip geniş bir akarsu üzerine bir baraj kurulmasıdır. Baraj rezervinde bolca su muhafaza etmektedir. Baraj duvarının altına yakın bir yerde su girişi bulunmaktadır. Yer çekimi barajın içerisindeki türbin oluğundan suyun akmasını sağlamaktadır. Yerçekimi hattının sonunda hareket eden su vasıtasıyla dönen bir türbin fanı bulunmaktadır. Türbinden gelen şaft mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren jeneratörle bağlantılıdır. Jeneratörün elektrik bağlantıları da bu enerjiyi elektrik şebekesine iletir. Su ise türbinden geçerek çıkış kanalına ulaşır. Daha sonra da barajın arkasında akmaya devam eder.

Bay-pass Vana Türbin Giriş Vanaları

Hidroelektrik santrallerindeki vanalar

Türbin Ana Giriş vanası (Kelebek Vana)

Türbinin açılması ve kapanması için giriş hattında çok sağlam ve güvenilir bir vana seçilmelidir. Normalde bu yerden PN 25 e kadar hidrolik silindirli, levye ve ağırlıklı bir çift eksantrik Kelebek Vana kullanılır, daha yüksek basınç oranlarında Küresel Vanalar düşünülmektedir.

Kapama (acil durum kapaması)

Kapama hareketi için hidrolik kontrol devresindeki bir elektromanyetik vana etkinleştirilecek ve böylelikle üzerindeki hidrolik kol ve ağırlık sayesinde kelebek vananın güvenli ve yumuşak bir şekilde herhangi tehlikeli bir su darbesi oluşturmadan kapatacaktır. Kapama süresi kullanılan hidrolik yağın viskozitesinden bağımsız olarak su koçu darbesi hesaplamalarından çıkan değerle örtüşmelidir.

Açma

Kelebek vanayı açmak için türbinin harici ünitesinden (harici yağ kaynağı) gelen hidrolik yağ basıncı veya entegre hidrolik pompa sistemi vasıtasıyla bağımsız olarak çalışan hidrolik birimle tahrik edilen vanadaki bir hidrolik silindir kullanılır. Bu vana türbine maksimum randıman vermek için, türbinin çalıştırma ve kapama aşamasında çok yüksek aralıktaki akış hızına direnebilmek ve tam açık konumda en düşük sürtünme kaybıyla çalışmak zorundadır.

Levye ve ağırlıklı hidrolik kumanda

Performans ve güvenlik gerektiğinde levye ve ağırlıklı hidrolik kumanda tertibatı gündeme gelir. Kumanda tertibatı tipi levye ve ağırlık kombinasyonuyla birlikte bir elektro hidrolik birimle teçhiz edilebilir veya harici bir yağ basıncı sağlayan sistemle çalışır. Hidrolik birim sistemin çekirdeğini teşkil etmekte olup en yüksek güvenlik tedbirleri altında tasarlanmalıdır.

Türbinin önünde levye ve ağırlıklı ve hidrolik birimli Kelebek Vana

Hidrolik birim, vana farklı fonksiyonlarda kullanmak için özelleştirilmiş çözüm sağlayabilme imkanı verecek şekilde modüler bir tasarıma sahip olmak zorundadır, söz konusu farklı fonksiyonlara örnek olarak şunlar verilebilir:

- Kombine pompa çalıştırma ve pompa koruma vanası kumanda tertibatı olarak,

- Hız detektörü ve/veya deprem sensoru kombinasyonuyla birlikte boru patlamasını önleyen hız ve deprem sensörü ile donatılmış vana kumanda tertibatı olarak.

- Türbine girişi vana kumanda tertibatı olarak

Bahsedildiği gibi iki temel çalıştırma tipi mevcuttur:

- kendi yağ sağlayıcı birimiyle

- harici yağ sağlayıcı birimiyle

Ana Bileşenler ve tasarım

Levye ve ağırlığın yanı sıra modüler montajlı kontrol birimlerinden oluşan hidrolik birim mevcuttur.

Konsol

Konsol çok fonksiyonlu bir parçadır. Bu temel olarak kumanda tertibatı biriminin adaptör parçası ve vana bağlama flanşıdır. Konsol çalıştırma esnasında ağrılık ve hidrolik torklardan gelen tüm yükleri desteklemek mecburiyetindedir. Konsol aynı zamanda yağ haznesi içermekte olup havalandırma ağzına gerek duyulmayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu şantiyede taşıma kurulum esnasında havalandırma ağzından yağ kaçırma imkanının bulunmaması nedeniyle büyük bir avantaj teşkil etmektedir. Bu aynı zamanda hidrolik silindir yuvası, bağlantı kutusu veya kontrol dolabını içermektedir.

Hidrolik Pompa

Pompa biriminin motoru üç bağımsız pompa birimini tahrik etmektedir; motorun kendisi talep üzerine dalgıç motor olarak kullanılabilir. Bu versiyonla elektrik motoru doğrudan yağ içerisine daldırılmış biçimde çalışmaktadır. Bu da güvenlik açısından başka bir avantaj daha oluşturmaktadır.

Dış motorlu hidrolik pompa koruma sınıf IP68

Yağa batan motorlu hidrolik pompa koruma sınıf IP68

Hidrolik silindir

Kapama özelliklerine bağlı olarak hidrolik silindir yağın viskozitesinden bağımsız olması için kapasite kontrol vanalarıyla bağımsız olarak kontrol edilebilen üç adıma ayrılmıştır.

Kompakt Kontrol birimi

Kompakt blok kontrol birimi kapasite kontrol vanaları kapama vanası, solenoid vana, kontrol vanası ve basınçölçerden oluşmaktadır. Tüm bileşenlerin birbirine sağlam bir biçimde vidalanması ve bu şekilde inşaat sahasında taşıma ve kurulum esnasında hasar görebilecek hiçbir yuva veya bu parçaları birbirine bağlayacak boru olmaması gerekmektedir.

Kapasite Kontrol Vanası

Viskoziteden Bağımsız

Kapasite kontrol vanası bu güvenlik biriminin en önemli bileşenlerinden birisi olup su koçu darbesi hesaplamasının sonucu olan kapama zamanını kontrol etmektedir. Hidrolik ortam yağ olup yağ özellikler viskoziteye bağlıdır. Yağın viskozitesi geniş bir aralığa sahiptir, hidroelektrik santralinin kurulu olduğu coğrafyalarda sıcaklıktaki değişiklik iklim şartlarına bağlı olarak materyal yüzeyi üzerinde kolaylıkla 60°C ye kadar tırmanabilir veya -40°C ye kadar düşebilir. Bu durumlarda kapama süresi geniş aralıkta değişiklik göstermektedir. Kapama süresinin kontrolü için normal bir kapasite ayar vanası kullanılması halinde yağın viskozitesi çok yüksek olduğunda kapama süresi çok çabuk olacak ve yukarı akış yönünde tehlikeli bir boru patlamasına yol açabilecektir.

Viskozite çok düşük olduğunda kapama süresi çok uzun olacak dolayısıyla fanın hızı çok yükselecek ve bağlantılarından kurtularak hasar görebilecek. Fan bu esnada türbini de tahrip edecektir.. Ayarlanmış kapamanın çok ufak bir tolerans aralığında da güvenli olacağını garanti altına alınması için türbinin önüne veya pompanın arkasına bu denli önemli güvenlik bileşeninin viskoziteden bağımsız bir kapasite kontrol vanasıyla birlikte teçhiz edilmesi gerekliliğinin sebebi budur. Yağın sıcaklık aralığı çok geniş olduğundan ayarlanmış kapama süresinin toleransının su kaynağı ve hidroelektrik santralindeki gereksinimleri yeterince yerine getirebilecek bir aralıkta olacağını bu nedenle garanti edebiliriz.

VAG Kapama Süresi Kontrollü Vanasının sıcaklığa karşı akış karakteristiği

Basınçtan Bağımsız

Hidrolik devredeki basıncın yüksekliği aşağıdaki birkaç farklı faktörden oluşmaktadır:

- Ağırlığın ebadı.

- Vanaların torkları

- Vanadaki ortamın hızından oluşan hidrolik torklar vs.

Bu yükler yağ devresinde farklı basınca neden olmaktadır. Bu basınç kapama süresinin ayarlanması için standart bir kapasite ayar vanası kullanılması durumunda kapama süresini etkilemektedir.

Kapasite kontrol vanası aynı zamanda hidrolik sistemdeki yağ basıncından bağımsız olarak çalışmalıdır. Arzu edilen kapama süresinin doğruluğunun garanti altına alınması için çok önemlidir.

VAG kapama süresi kontrol vanasının sıcaklığına karşı akış karakteristiği

Sonuç

Bu makale çerçevesinde sadece bazı özellikler konuşulup açıklanmıştır. Gerekli olması halinde kumanda tertibatı biriminin güvenli bir şekilde işlev görmesinin sağlanması için konsol şaftının açılı şekilli yuvarlak yuvası veya piston kolunun sızdırmazlık halkası vs gibi bir çok ufak ayrıntılar bulunmaktadır.

Bu anlatılanlar, türbin veya pompa gibi, hidroelektrik santralinizin çok değerli parçalarını gözeten söz konusu kumanda tertibatının çok dikkatli bir şekilde seçilmesi ve özelliklerinin tanımlanması gerektiği konusunda size bir fikir vermiş olmalıdır.

Anton Rienmüller

Teknik Direktör

VAG Armaturen GMBH

Carl Reuther Str. 1

68305 Mannheim

Almanya

Telefon: (+49)621 749 1381

e-mail: a.rienmueller@vag-armaturen.com

Özgeçmiş

Doğum Tarihi ve Yeri : 26.08.1953, Almanya

Meslek : Makine Mühendisi

Şirket - Unvan : VAG Armaturen GmbH, Almanya Teknik Direktör.

VAG firmasındaki kariyeri servis bölümünde başladı. Daha sonra tasarım bölümüne geçti.Son 18 yıldır Teknik Direktör ve Kıdemli Teknik Satış Müdürü sıfatıyla çalıştığı VAG firmasında şu an itibariyle 25 yıldır görevini sürdürmektedir. Son sekiz senedir Mühendislik Grubu Yöneticiliği de yapmaktadır.

Sorumluluk alanları firma satın alımları, danışmanlık ve teknik destektir.

Son beş senedir aynı zamanda nükleer santral vanalarının satın alımı görev kapsamına dahil edilmiştir ve iki senedir nükleer enerji santrallerindeki vanalarla ilgili kalite güvence çalışmaları sürdürmektedir.

Yukarıdakilere paralel olarak VAG grubunun bir iştiraki olan VAG Valvole Italia s.r.l. firmasının da Genel Müdürlük görevini yerine getirmektedir.