Տուրգո տուրբինների արտադրության համապարփակ ուղեցույց

Turgo տուրբինը իմպուլսային տիպի ջրային տուրբին է, որը նախատեսված է միջին ճնշման կիրառությունների համար, որը սովորաբար արդյունավետորեն աշխատում է 15-ից 300 մետր զուտ ճնշման դեպքում: 1919 թվականին Էրիկ Քրյուդսոնի կողմից հորինված և արտոնագրված Turgo-ն մշակվել է Պելտոն տուրբինի ավելի բարձր տեսակարար արագության տարբերակի շուկայի պահանջարկը բավարարելու համար: Դրա դիզայնը թույլ է տալիս այն կառավարել ավելի մեծ հոսքի արագություն, քան նույն տրամագծով Պելտոն անիվը, ինչը հանգեցնում է ավելի բարձր հզորության արտադրության և հաճախ վերացնում է թանկարժեք արագությունը բարձրացնող փոխանցման տուփերի անհրաժեշտությունը՝ հնարավորություն տալով ուղղակիորեն միանալ գեներատորին:
Ի տարբերություն Պելտոնի նախագծի, որտեղ ջրի շիթերը հարվածում են դույլերին կենտրոնում և շեղվում են ետ, Turgo-ի շիթն ուղղված է սուր անկյան տակ (սովորաբար 22.5°) հոսքագծի հարթության նկատմամբ: Ջուրը մտնում է հոսքագծի մի կողմից և դուրս է գալիս հակառակ կողմից՝ նվազագույնի հասցնելով արտահոսքի և մուտքային շիթերի միջև միջամտությունը: Այս արդյունավետ հոսքի ուղին, զուգորդված ավելի բարձր տեսակարար արագություն ունեցող հոսքագծի հետ, Turgo-ն դարձնում է հատկապես հարմար հոսքի մեծ տատանումներ ունեցող վայրերի համար:

Հիմնական բաղադրիչներ և դիզայն
Turgo տուրբինի արտադրությունը պահանջում է ճշգրիտ մոտեցում դրա հիմնական բաղադրիչներին՝ արդյունավետությունն ու դիմացկունությունն ապահովելու համար։
Վազորդը
Գործառույթը և կարևորությունը. Շարժիչը տուրբինի սիրտն է, որտեղ տեղի է ունենում էներգիայի փոխանցումը ջրից մեխանիկական պտույտի: Դրա դիզայնը անմիջականորեն ազդում է տուրբինի արդյունավետության վրա:
Թևերի դիզայն. Turgo լիսեռները առանձնանում են բարդ եռաչափ ձև ունեցող և 勺状 (շաո չժուանգ՝ գդալանման) ձև ունեցող թևերով: Թևերի մակերեսը նախագծված է ջրի արագ և ամբողջական դուրս մղումը հեշտացնելու համար՝ նվազագույնի հասցնելով արտահոսքի կողմից տարվող էներգիան: Ավելի մեծ տուրբինների համար թևերն ունեն աերոդինամիկ լայնական հատույթ (ինչպես ինքնաթիռի թևը)՝ գերազանց հիդրավլիկ կատարողականության համար, չնայած դա պահանջում է ավելի բարձր արտադրական ճշգրտություն: Արժեքը նվազեցնելու համար փոքր կամ միկրոտուրբինային թևերը երբեմն պատրաստվում են կիսագնդաձև ձևով, որն ավելի պարզ է արտադրելու համար՝ միայն աննշան արդյունավետության նվազմամբ:
Կառուցվածք. Շարժիչը սովորաբար հավաքվում է մի քանի առանձին շեղբերից: Տարածված կառուցման մեթոդը ներառում է շեղբերի պատրաստումը 2 մմ հաստությամբ պողպատե թերթից, հաճախ դակիչ մամլիչի միջոցով, որին հաջորդում է կտրումը և վերջնական մշակումը: Այնուհետև այս շեղբերը հավաքվում և եռակցվում են արտաքին թաղանթի (wài lun huán - արտաքին անիվի օղակ) և ներքին հանգուցիկի (nèi lun gǔ - ներքին անիվի հանգույց) միջև: Արտաքին թաղանթը ամրություն է հաղորդում շեղբերին և օգնում է նվազեցնել քամու ուժի կորուստները:
Ծայրակալը և հոսքի կարգավորիչը
Ծայրակալի գործառույթը. Ծայրակալի դերն է ճնշումային ջուրը մղիչ խողովակից արագացնել բարձր արագությամբ շիթով (shè liú - 射流): Այն կոնաձև խողովակ է, որի լայնական հատույթը աստիճանաբար փոքրանում է՝ մեծացնելով ջրի արագությունը:
Հոսքի կարգավորում. Տուրբինի ելքային հզորությունը կառավարելու համար անհրաժեշտ է կարգավորել ջրի հոսքը: Սա իրականացվում է կամ ծորակի ներսում տեղադրված նիզակավոր փականի (կամ ասեղային փականի) միջոցով, որը շարժվում է առաջ և հետ՝ շիթի տրամագիծը փոխելու համար, կամ ջրատար խողովակի վրա տեղադրված ձեռքով կառավարման փականի միջոցով: Բացի այդ, շիթի շեղիչները օգտագործվում են որպես անվտանգության միջոց՝ հանկարծակի բեռի կորստի դեպքում շիթը արագ շեղելու համար վազող խողովակից՝ պաշտպանելով տուրբինը գերարագությունից, իսկ ջրատար խողովակը՝ ճնշման ալիքներից:

Առանցքակալներ և պատյան
Կրողներ. Կրողների հավաքածուն պետք է պահի վազորդի և գեներատորի ռոտորի համակցված քաշը, դիմակայի առանցքային հրմանը և աշխատանքի ընթացքում դիմանա ճառագայթային ուժերին: Միկրո-հիդրո Turgo միավորի համար բնորոշ կառուցվածքը կարող է ներառել ինչպես հրող գլանային կրող, այնպես էլ միաշարք ճառագայթային գնդիկավոր կրող: Այս կրողներն նախագծված են ամուր լինելու համար, որոնք կարող են դիմակայել ամենավատ աշխատանքային պայմաններին, այդ թվում՝ ժամանակավոր արագության անկմանը:
Ավանդական արտադրություն և արհեստագործություն
Պողպատե վազքուղիների համար տարածված են մետաղի ավանդական ձուլումը և ճշգրիտ մեքենայացումը: Թևերի բարդ եռաչափ ձևը հաճախ պահանջում է համակարգչային թվային կառավարման (CNC) ֆրեզավորում՝ անհրաժեշտ ճշգրտությունը ստանալու համար, հատկապես ավելի արդյունավետ աերոդինամիկ պրոֆիլների համար: Ինչպես նշվեց, ավելի պարզ միկրոտուրբինների համար թևերը կարող են դրոշմվել կամ դակվել թիթեղից, ապա եռակցվել, ինչը ավելի մատչելի մեթոդ է:
Տուրբինի կառուցվածքային բաղադրիչների, օրինակ՝ պատյանի, պատրաստումը հաճախ ներառում է գլանված պողպատե թիթեղների եռակցում: Ծորակը և հոսքի կարգավորման մյուս մասերը սովորաբար մեքենայացված են կոռոզիակայուն մետաղներից, ինչպիսիք են բրոնզը կամ չժանգոտվող պողպատը՝ էրոզիային դիմակայելու համար:

Ժամանակակից և նորարարական մեթոդներ
Առաջադեմ նախագծման գործիքներ. Ժամանակակից արտադրությունը մեծապես կախված է հաշվողական հեղուկային դինամիկայից (CFD) և թվային նախագծման այլ գործիքներից: Այս ծրագրային փաթեթները թույլ են տալիս ինժեներներին մոդելավորել ջրի հոսքը վազքուղու միջով՝ օպտիմալացնելով շեղբի երկրաչափությունը՝ առավելագույն էներգիայի արդյունահանման և արդյունավետության համար, նախքան որևէ ֆիզիկական նախատիպի կառուցումը:

Հավելումային արտադրություն (3D տպագրություն). 3D տպագրությունը դարձել է արտադրության հզոր գործիք, մասնավորապես՝ պիկո մասշտաբի Turgo տուրբինների կամ նախատիպերի ստեղծման համար: Հետազոտությունները հաջողությամբ ստեղծել են Turgo տուրբինի ամբողջական թևեր՝ օգտագործելով 3D տպիչներ: Գործընթացը ներառում է.
Սայրի նախագծում 3D մոդելավորման ծրագրում (օրինակ՝ SolidWorks):
Դիզայնը արտահանվում է որպես STL ֆայլ։
Տպագրության նախապատրաստում կտրատման ծրագրաշարով (օրինակ՝ Ultimaker Cura), որտեղ պետք է ուշադիր կարգավորվեն կարևոր պարամետրեր, ինչպիսիք են ծայրակալի թելիկի հոսքը, լցման խտությունը, հենարանային կառուցվածքները և տպագրության ջերմաստիճանը։
Տպագրությունը կատարվում է տրամաչափված 3D տպիչի վրա։
Այս մեթոդը թույլ է տալիս արագ և ծախսարդյունավետ արտադրել բարդ մասեր, ինչը այն իդեալական է դարձնում փոքրածավալ, անհատական ​​կիրառությունների համար։

Արդյունավետություն և առավելություններ
Ճիշտ արտադրության դեպքում Turgo տուրբինները մի քանի համոզիչ առավելություններ ունեն.
Արդյունավետություն. Լավ պատրաստված Turgo տուրբինը կարող է հասնել բարձր արդյունավետության: Գործող միավորները սովորաբար հասնում են մոտ 87%-ի, որոշ լաբորատոր փորձարկումներ ցույց են տվել մինչև 90% գագաթնակետ: Պիկո մասշտաբի տուրբինները դեռ կարող են հասնել 80%-ից բարձր արդյունավետության:
Հուսալիություն և ցածր սպասարկում. Turgo տուրբինը հայտնի է իր պարզ և ամուր կառուցվածքով, ինչը նշանակում է նվազագույն սպասարկման պահանջներ: Դրա դիզայնը, մասնավորապես անկյունային շիթային ուղին, ավելի քիչ է վատթարացնում կատարողականությունը հղկող նյութերից, ինչպիսիք են ավազը կամ տիղմը, համեմատած այլ տուրբինների հետ, քանի որ մաշվածությունն ավելի հավասարաչափ է բաշխվում թևերի մակերեսներին:
Գործառնական ճկունություն. Turgo-ի հիմնական ուժեղ կողմը հոսքի լայն արագության դեպքում բարձր արդյունավետություն պահպանելու ունակությունն է: Սա այն դարձնում է բացառիկ հարմար գետի հոսանքային հիդրոէլեկտրակայանների համար, որտեղ ջրի հոսքը կարող է զգալիորեն տատանվել: Ի տարբերություն Francis տուրբինների, որոնց արտադրողականությունը կարող է կտրուկ անկում ապրել ցածր հոսքերի դեպքում, Turgo-ն շարունակում է արդյունավետորեն արտադրել էներգիա:

Turgo տուրբինների արտադրության ապագա միտումները մատնանշում են նախագծման շարունակական օպտիմալացումը՝ առաջադեմ մոդելավորման միջոցով, և հավելանյութերի արտադրության ավելի լայն կիրառումը՝ ինչպես նախատիպերի, այնպես էլ վերջնական մասերի արտադրության համար: Քանի որ հետազոտական ​​և զարգացման ջանքերը շարունակվում են, ինչպես ընդգծվում է տարբեր հրապարակումներում և ակադեմիական աշխատանքներում, մենք կարող ենք ակնկալել այս բազմակողմանի հիդրոէլեկտրակայանների աշխատանքի և ծախսարդյունավետության հետագա բարելավումներ: