Tersine mühendislik ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak eski francis turbinlerin rehabilitasyonu

Son yıllarda, performans kaybı, güvenilirlik azalması ve sıklıkla bakım ihtiyacı nedeniyle su türbinlerin yenilenmesi ve yükseltilmesi giderek daha fazla talep edilmektedir. Rehabilitasyon sürecine başlamadan önce, santralin mevcut durumunu gösteren çalışmalar yapılması önem arz etmektedir. Verimlilik, üretilen güç ve güvenilirlikte azalmaya neden olan mevcut sorunları anlamadan rehabilitasyon sürecini başlatmak, performansta önemli bir artış olmadan ünitelerde gereksiz masraflara ve değişikliklere neden olabilir. Bu araştırmanın amacı, iyileştirme potansiyelini değerlendirmek ve operasyonel özelliklerin belirlenmesi amacıyla seçilen hidroelektrik santrallerinin Hesaplamalı Akışkan Dinamiği analizlerini yapmaktır. Bu amaçla öncelikle türbin parçaları sahada taranmış ve geleneksel tersine mühendislik adımlarını hidrolik türbinlerin akış dinamikleri ile birleştiren hibrit bir tersine mühendislik metodolojisi geliştirilmiştir. Beşinci bölümde, türbinin verimini ve güç çıkışını belirlemek için zamandan bağımsız analizler yapılmıştır ve böylece türbinin farklı düşü ve debi değerlerinde davranışını incelemek için bir tepe diyagramı oluşturulmuştur. Elde edilen HAD sonuçları saha ölçümleri ile karşılaştırılmıştır. HAD sonuçları, tam yük durumunda türbinin, üreticinin garantili değerleri ile tutarlı olan 51,56 MW güç çıkışı ile%93,8 verimliliğe sahip olduğunu göstermektedir. Çalışmanın altıncı bölümünde, türbin verimini düşüren sorunlar zamana bağlı analizler yapılarak tespit edilmiştir. HAD sonuçlarına göre, çark kanatlarında kavitasyon bölgeleri görülmektedir. Farklı kavitasyon mekanizmalarının tanımlanmasını sağlayan türbin teşhisi için geçici analiz ve görselleştirme teknikleri kullanılmaktadır. Sonuçlar, saha fotoğraflarında da görüldüğü üzere, kanadın, kuyruk kenarına yakın noktalarda kavitasyon olduğunu göstermektedir. Buna ek olarak, özellikle kısmi yük koşullarında, emme borusunda şiddetli girdaplar olduğu görülmektedir ve bu olgu santraldeki şiddetli titreşimlerin sebebidir. Geleneksel çark kanadının X-kanadına değiştirilmesinin performansı artırması ve kavitasyonu önleyeceği öngörülmektedir. Emme borusu konisi üzerindeki ilave kanatçıklar veya basınçlı su enjeksiyon sistemi ile çekiş borusu performansı artırılabilir ve bu da türbinin daha kararlı ve verimli çalışmasına neden olacaktır. Anahtar Kelimeler: Rehabilitasyon, HAD, Tersine Mühendislik, Francis Türbini, Yenilenebilir Enerji, Zamana-Bağlı Simulasyon