hidroelektrik projelerde uzun cebri boru, reaksiyon tipi türbinler ve prv uygulaması - kale hes...
DESCRIPTION
Ülkemizde PRV’lerin kullanıldığı ilk hidroelektrik projeTRANSCRIPT
HİDROELEKTRİK PROJELERDE UZUN CEBRİ BORU, REAKSİYON TİPİ
TÜRBİNLER VE PRV UYGULAMASI KALE HES ÖRNEĞİ
Özgür Sever
Direktör, Yüksek İnşaat Müh.
Prosem Mühendislik
Projenin Yeri
• Kale HES Projesi, Doğu Karadeniz Bölgesi’nde, Rize ili Güneysu ilçesi içerisinden geçen Kale Dere üzerindedir.
Amaç ve Çözüm
AMAÇ:
En Uygun Formülasyonun
Belirlenmesi
Uzun Cebri Borulu Alternatif
Dezavantaj Yüksek Su Darbesi Etkisi
Çözüm Basınç Sınırlayıcı Vana
(PRV)
Öne Çıkan Karakteristikler
Ülkemizde PRV’lerin kullanıldığı ilk hidroelektrik proje
Cebri boru uzunluğu (m)
Kullanılan PRV adedi ve çapları (mm)
Ticari işletmeye başlama tarihi
Su Darbesi
• Su darbesi, boru hattı içerisindeki akımın hızında oluşan ani değişimler sonucunda meydana gelen basınç dalgalanmalarıdır.
• Basınçtaki artış ve düşüşler bağlı yapılara önemli zararlar verebilmektedir.
• Francis tipi türbinler ve uzun cebri boru hattı nedeniyle su koçu ile
oluşan basınç artışları %600 mertebesine ulaşmakta, ayrıca
negatif basınçlar, su kolonu kopması gibi durumlar ortaya
çıkmaktadır.
• Bu sorunları çözebilmek için suyolu sisteminde PRV tesis edilmiş,
basınç artışları makul seviyelerde tutulmuş, negatif basınç ve su kolonu ayrışması önlenmiştir.
Formülasyon Seçenekleri
Alternatif – 1
• Taşcami Reg. – Kale Reg.
arasında 1260 m
uzunluğunda iletim tüneli.
• 3530 m uzuluğunda cebri
boru
Alternatif – 2
• Taşcami Reg. – Kale Reg.
arasında 1260 m
uzunluğunda iletim tüneli.
• 2000 m uzunluğunda iletim
tüneli
• Yükleme havuzu
• 550 m uzunluğunda cebri
boru
Alternatif 1 (Seçilen Alternatif)
Alternatif 2
Alternatif Seçimi
Maliyet
Teknik İhtiyaçlar
Sosyal - Çevresel Etkiler
Alternatif Seçimi
Basınç Sınırlayıcı Vana (PRV)
• PRV kullanımı EMK imalatları başladıktan sonra kararlaştırıldığı için
PRV’ler türbinlerden bağımsız çalışacak şekilde tasarlanmıştır.
• PRV’ler türbin giriş vanasının hemen öncesinde branşman
yapısından ayrılan hatlar üzerinde tesis edilmiştir.
• Kullanılan PRV’ler mekanik olarak çalışmakta ve basınç belli bir
seviyenin üzerine çıktığında otomatik olarak açılmaktadır.
• Sistem aynı zamanda SCADA sistemine de bağlanmış olup basınç
artışları takip edilmekte ve basınç ayar değerlerinin üzerine
çıktığında PRV’lerin SCADA kontrollü açılması sağlanmaktadır.
Santral En Kesiti
Santral Boy Kesiti
Basınç Sınırlayıcı Vana (PRV)
Tasarım Kriterleri
• Tasarım maksimum su darbesinin oluşacağı durumlara göre
yapılmıştır.
– Yük atımı durumunda ambalman hızına ulaşılması
– Ani devreden çıkış durumu
– Ayar kanatçıklarının 2L/a’dan hızlı kapanması
– Acil durum vanalarının akış sırasında kapatılması
– Santral işletme ekibinin hatalı işletme yapması
• Proje tasarımı olağanüstü durumlar için de kontrol edilmiştir.
– PRV’lerin 3 adedinin çalışmaması durumu
• Türbinlerin devreye girmesi ve çıkması için gerekli süreler ve yapılan
analizlere göre belirlenmiştir.
Değişken Akım Analizleri
• Değişken akım analizleri US Army Corps of Engineers tarafından
geliştirilen WHAMO yazılımı kullanılarak yapılmıştır.
• Bu yazılım kullanılarak boru hattı, vana, pompa, türbin, denge
bacası gibi bileşenleri olan sistemlerdeki zamana bağlı debi ve düşü
değerleri hesaplanabilmektedir.
• İncelenen durumlar:
– Yük atımı durumu
– Basınç sınırlayıcı vanaların arıza yapması durumu
– Yüke girme ve yükten çıkma durumları
– Basınç sınırlayıcı vananın kullanılmadığı durum
Yük Atımı Durumu
2L/a’dan kısa sürede kapanma
Branşmanda basınç artışı %36
Negatif basınç yok
Arıza Durumu
6 vananın 3’ü arızalı
2L/a’dan kısa sürede kapanma
Branşmanda basınç artışı %46
Vana çıkışında lokal negatif basınç
Yükten Çıkma Durumu
Ünitelerin 90 saniyede yükten çıkması
Branşmanda basınç artışı %15
Negatif basınç yok
PRV devreye girmiyor
Yüke Girme Durumu
En kritik durum dalgaların üst üste binmesi
Analizler en kritik duruma göre
Negatif basınç yok
PRV devreye girmiyor
PRV Kullanılmadığı Durum
Boru hattında en yüksek basınç artışı %600
Branşmanda basınç artışı %180
167 m negatif basınç
Kazanımlar
• Açıkta yapılacak imalatlar ve kazı miktarları azaltılarak
çevreye etkiler ve görüntü kirliliği en aza indirilmiştir.
• Kamulaştırma alanları azaltılarak sosyal etkiler en aza
indirilmiştir.
• Projenin inşaat ve kamulaştırma maliyetleri
azaltılmıştır.
• Projenin imalat süresi kısaltılmıştır.
• Çevresel ve sosyal açılardan duyarlı proje çözümü ile
yöre halkının olası tepkileri önlenmiştir.
Sonuç - Öneriler
• Küçük hidroelektrik santral projelerinin bir kısmı özelikle çevresel ve sosyal etkiler nedeniyle gerçekleştirilememektedir.
• Ancak, Kale HES Projesi için uygulanan çözüm proje aşamasındaki, yapım aşamasındaki ve hatta işletmedeki birçok projeye uygulanabilir bir çözümdür.
• Bu çözüm sayesinde maliyeti yüksek olduğu için bekletilen birçok proje hayata geçirilebilir, aynı zamanda projelerin sosyal ve çevresel etkileri ve dolayısıyla da toplumsal tepkiler en aza indirilebilir.