ტურგოს ტურბინების წარმოების ყოვლისმომცველი სახელმძღვანელო

Turgo-ს ტურბინა არის იმპულსური ტიპის წყლის ტურბინა, რომელიც შექმნილია საშუალო წნევის აპლიკაციებისთვის და, როგორც წესი, ეფექტურად მუშაობს 15-დან 300 მეტრამდე წმინდა წნევის დროს. Turgo, რომელიც გამოიგონა და დააპატენტა ერიკ კრიუდსონმა 1919 წელს, შეიქმნა პელტონის ტურბინის უფრო მაღალი სპეციფიკური სიჩქარის ვერსიის ბაზრის მოთხოვნილების დასაკმაყოფილებლად. მისი დიზაინი საშუალებას აძლევს მას გაუმკლავდეს იმავე დიამეტრის პელტონის ბორბალთან შედარებით უფრო დიდ ნაკადის სიჩქარეს, რაც იწვევს უფრო მაღალ სიმძლავრეს და ხშირად გამორიცხავს ძვირადღირებული სიჩქარის გამაძლიერებელი ტრანსმისიების საჭიროებას გენერატორთან პირდაპირი დაკავშირების საშუალებით.
პელტონის დიზაინისგან განსხვავებით, სადაც წყლის ჭავლები ვედროებს ცენტრში ურტყამს და უკან იხრება, ტურგოს ჭავლი მიმართულია მწვავე კუთხით (როგორც წესი, 22.5°) მილსადენის სიბრტყის მიმართ. წყალი შედის მილსადენის ერთი მხრიდან და გამოდის საპირისპირო მხრიდან, რაც მინიმუმამდე ამცირებს ჩარევას გამავალ და შემომავალ ჭავლებს შორის. ნაკადის ეს ეფექტური გზა, უფრო მაღალი სპეციფიკური სიჩქარის მქონე მილთან ერთად, ტურგოს განსაკუთრებით შესაფერისს ხდის დიდი ნაკადის ცვალებადობის მქონე ადგილებისთვის.

ძირითადი კომპონენტები და დიზაინი
Turgo-ს ტურბინის წარმოება მოითხოვს მის ძირითად კომპონენტებთან ზუსტ მიდგომას, რათა უზრუნველყოფილი იყოს მისი ეფექტურობა და გამძლეობა.
მორბენალი
ფუნქცია და მნიშვნელობა: ტურბინის გულია ძრავის ბრუნვის ძრავა, სადაც ხდება ენერგიის გადაცემა წყლიდან მექანიკურ ბრუნვაზე. მისი დიზაინი პირდაპირ გავლენას ახდენს ტურბინის ეფექტურობაზე.
პირების დიზაინი: Turgo-ს გორგოლაჭებიანი ძრავები გამოირჩევა რთული სამგანზომილებიანი ფორმისა და 勺状 (შაო ჟუანგ - კოვზის მსგავსი) ფორმის პირებით. პირების ზედაპირი შექმნილია წყლის სწრაფი და სრული ევაკუაციის ხელშესაწყობად, რაც მინიმუმამდე ამცირებს გამომავალი სითხის მიერ გატანილ ენერგიას. უფრო დიდი ტურბინებისთვის, პირებს აქვთ აეროდინამიკური კვეთა (თვითმფრინავის ფრთის მსგავსად) უმაღლესი ჰიდრავლიკური მუშაობისთვის, თუმცა ეს მოითხოვს წარმოების უფრო მაღალ სიზუსტეს. ხარჯების შესამცირებლად, მცირე ზომის ან მიკროტურბინის პირები ზოგჯერ ნახევარსფეროსებრი ფორმისაა დამზადებული, რაც უფრო მარტივია წარმოებაში და მხოლოდ მცირედი ეფექტურობის დანაკარგით.
კონსტრუქცია: ლილვი, როგორც წესი, რამდენიმე ცალკეული პირისგან იკრიბება. კონსტრუქციის გავრცელებული მეთოდი გულისხმობს პირების დამზადებას 2 მმ სისქის ფოლადის ფურცლისგან, ხშირად საჭრელი პრესის გამოყენებით, რასაც მოჰყვება მოჭრა და დასრულება. შემდეგ ეს პირები იკრიბება და შედუღებულია გარე გარსს (wài lun huán - გარე ბორბლის რგოლი) და შიდა კერას (nèi lun gǔ - შიდა ბორბლის კერა) შორის. გარე გარსი ზრდის სიმტკიცეს პირებს და ხელს უწყობს ქარის ზემოქმედების შედეგად დანაკარგების შემცირებას.
საქშენი და ნაკადის კონტროლი
საქშენის ფუნქცია: საქშენის როლია წნევით წყლის დაჩქარება წყალსადენის მილსადენიდან მაღალსიჩქარიან ჭავლად (shè liú - 射流). ეს არის კონუსური მილი, რომლის განივი კვეთის ფართობი თანდათან მცირდება, რაც ზრდის წყლის სიჩქარეს.
ნაკადის რეგულირება: ტურბინის სიმძლავრის გასაკონტროლებლად, წყლის ნაკადი უნდა დარეგულირდეს. ეს მიიღწევა ან საქშენის შიგნით განთავსებული ნემსისებრი სარქველით (ან ნემსისებრი სარქველით), რომელიც წინ და უკან მოძრაობს ჭავლის დიამეტრის შესაცვლელად, ან წყალსადენის მილზე დამონტაჟებული ხელით მართვის სარქველით. გარდა ამისა, ჭავლის დეფლექტორები გამოიყენება უსაფრთხოების ღონისძიების სახით, რათა უეცარი დატვირთვის დაკარგვის შემთხვევაში ჭავლი სწრაფად გადაიტანოს მოძრავი მილისგან, რითაც იცავს ტურბინას სიჩქარის გადაჭარბებისგან და წყალსადენის მილს წნევის მატებისგან.

საკისრები და კორპუსი
საკისრები: საკისრების ასამბლეამ უნდა გაუძლოს გორგოლაჭიანი ძრავისა და გენერატორის როტორის კომბინირებულ წონას, გაუძლოს ღერძულ ბიძგს და გაუძლოს რადიალურ ძალებს მუშაობის დროს. მიკრო-ჰიდრო Turgo აგრეგატის ტიპიური კონსტრუქცია შეიძლება მოიცავდეს როგორც ბიძგისებრ ლილვაკებიან საკისარს, ასევე ერთრიგიან რადიალურ ბურთულიან საკისარს. ეს საკისრები შექმნილია ისე, რომ იყოს გამძლე და გაუძლოს ყველაზე უარეს სამუშაო პირობებს, მათ შორის დროებით გადაჭარბებულ სიჩქარეს.
ტრადიციული წარმოება და დამუშავება
ფოლადის ლილვაკებისთვის გავრცელებულია ლითონის ტრადიციული ჩამოსხმა და ზუსტი დამუშავება. პირების რთული 3D ფორმა ხშირად მოითხოვს კომპიუტერული რიცხვითი მართვის (CNC) ფრეზირებას საჭირო სიზუსტის მისაღწევად, განსაკუთრებით უფრო ეფექტური აეროდინამიკური პროფილებისთვის. როგორც აღინიშნა, უფრო მარტივი მიკროტურბინებისთვის, პირების დაჭერა ან გახვრეტა შესაძლებელია ლითონის ფურცლიდან და შემდეგ შედუღება, რაც უფრო ეკონომიური მეთოდია.
ტურბინის სტრუქტურული კომპონენტების, მაგალითად, კორპუსის, დამზადება ხშირად გულისხმობს ფოლადის ფირფიტების შედუღებას. საქშენი და ნაკადის მარეგულირებელი სხვა ნაწილები, როგორც წესი, დამუშავებულია კოროზიისადმი მდგრადი ლითონებისგან, როგორიცაა ბრინჯაო ან უჟანგავი ფოლადი, ეროზიისადმი მდგრადი იერსახის უზრუნველსაყოფად.

თანამედროვე და ინოვაციური მეთოდები
გაფართოებული დიზაინის ინსტრუმენტები: თანამედროვე წარმოება მნიშვნელოვნად ეყრდნობა გამოთვლით სითხის დინამიკას (CFD) და სხვა რიცხვით დიზაინის ინსტრუმენტებს. ეს პროგრამული პაკეტები ინჟინრებს საშუალებას აძლევს, სიმულირება მოახდინონ წყლის ნაკადის მოძრაობაზე ლილვაკში, ოპტიმიზაცია გაუკეთონ პირის გეომეტრიას მაქსიმალური ენერგიის მოპოვებისა და ეფექტურობისთვის, ნებისმიერი ფიზიკური პროტოტიპის აწყობამდე.

დანამატური წარმოება (3D ბეჭდვა): 3D ბეჭდვა წარმოებისთვის, განსაკუთრებით პიკომასშტაბიანი Turgo ტურბინების ან პროტოტიპების შესაქმნელად, ძლიერ ინსტრუმენტად იქცა. კვლევამ წარმატებით შექმნა Turgo ტურბინის სრული პირები 3D პრინტერების გამოყენებით. პროცესი მოიცავს:
პირების დიზაინი 3D მოდელირების პროგრამაში (მაგ., SolidWorks).
დიზაინის ექსპორტი STL ფაილის სახით.
ბეჭდვის მომზადება დაჭრის პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით (მაგ., Ultimaker Cura), სადაც ისეთი კრიტიკული პარამეტრები, როგორიცაა საქშენის ძაფის ნაკადი, შევსების სიმკვრივე, საყრდენი სტრუქტურები და ბეჭდვის ტემპერატურა, ფრთხილად უნდა იყოს კონფიგურირებული.
ბეჭდვის შესრულება კალიბრირებულ 3D პრინტერზე.
ეს მეთოდი საშუალებას იძლევა რთული ნაწილების სწრაფი და ეკონომიური წარმოებისა, რაც მას იდეალურს ხდის მცირე მასშტაბის ინდივიდუალური შეკვეთით შესასრულებელი სამუშაოებისთვის.

შესრულება და უპირატესობები
სწორად წარმოების შემთხვევაში, Turgo-ს ტურბინებს რამდენიმე მნიშვნელოვანი უპირატესობა აქვთ:
ეფექტურობა: კარგად დამზადებულ Turgo ტურბინას შეუძლია მაღალი ეფექტურობის მიღწევა. ოპერაციული ერთეულები, როგორც წესი, დაახლოებით 87%-ს აღწევს, ზოგიერთი ლაბორატორიული ტესტით კი პიკები 90%-მდე აღწევს. პიკოს მასშტაბის ტურბინებს მაინც შეუძლიათ 80%-ზე მეტი ეფექტურობის მიღწევა.
სიმტკიცე და დაბალი მოვლა-პატრონობა: Turgo-ს ტურბინა ცნობილია თავისი მარტივი და გამძლე კონსტრუქციით, რაც მინიმალურ მოვლა-პატრონობის მოთხოვნებს გულისხმობს. მისი დიზაინი, განსაკუთრებით დახრილი ჭავლური ტრაექტორია, სხვა ტურბინებთან შედარებით, აბრაზიული მასალებისგან, როგორიცაა ქვიშა ან შლამი, ნაკლებ ვარდნას იწვევს, რადგან ცვეთა უფრო თანაბრად ნაწილდება ფრთების ზედაპირებზე.
ოპერაციული მოქნილობა: Turgo-ს მთავარი ძლიერი მხარეა მისი უნარი, შეინარჩუნოს მაღალი ეფექტურობა ნაკადის სიჩქარის ფართო დიაპაზონში. ეს მას განსაკუთრებით შესაფერისს ხდის მდინარის კალაპოტის ჰიდროელექტროსადგურებისთვის, სადაც წყლის ნაკადი შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს. ფრენსისის ტურბინებისგან განსხვავებით, რომელთა მუშაობა შეიძლება მკვეთრად დაეცეს დაბალი ნაკადის დროს, Turgo აგრძელებს ენერგიის ეფექტურად გამომუშავებას.

Turgo ტურბინების წარმოების სამომავლო ტენდენციები მიუთითებს დიზაინის ოპტიმიზაციის გაგრძელებაზე მოწინავე მოდელირების გზით და დანამატების წარმოების უფრო ფართოდ დანერგვაზე როგორც პროტოტიპების, ასევე საბოლოო ნაწილების წარმოებისთვის. კვლევისა და განვითარების ძალისხმევის გაგრძელებისას, როგორც ეს სხვადასხვა პუბლიკაციებსა და აკადემიურ ნაშრომებშია აღნიშნული, შეგვიძლია ველოდოთ ამ მრავალმხრივი ჰიდროელექტროსადგურების მუშაობისა და ეკონომიურობის შემდგომ გაუმჯობესებას.