Materyalên kompozît di çêkirina alavên ji bo pîşesaziya hîdroelektrîkê de pêşve diçin. Lêkolînek li ser hêza materyalê û pîvanên din gelek serîlêdanên din eşkere dike, nemaze ji bo yekîneyên piçûk û mîkro.
Ev gotar li gorî nirxandinên ku ji hêla du an bêtir pisporên xwedî pisporiya têkildar ve hatine kirin, hatiye nirxandin û sererastkirin. Ev nirxanderên hevtayî destnivîsan li gorî rastbûna teknîkî, kêrhatîbûn û girîngiya giştî di pîşesaziya hîdroelektrîkê de dinirxînin.
Derketina holê ya materyalên nû derfetên balkêş ji bo pîşesaziya hîdroelektrîkê peyda dike. Dar - ku di çerxên avê û lûleyên avê yên resen de dihat bikaranîn - di destpêka salên 1800an de bi qismî ji hêla pêkhateyên pola ve hate guhertin. Pola bi saya barkirina westandina bilind hêza xwe diparêze û li hember erozyon û korozyona kavîtasyonê li ber xwe dide. Taybetmendiyên wê baş têne fêmkirin û pêvajoyên çêkirina pêkhateyan baş hatine pêşxistin. Ji bo yekîneyên mezin, pola dê bi îhtîmaleke mezin materyalê bijartî bimîne.
Lêbelê, ji ber zêdebûna turbînên piçûk (di bin 10 MW de) ber bi turbînên mîkro (di bin 100 kW de), kompozît dikarin ji bo kêmkirina giraniyê û kêmkirina lêçûnên çêkirinê û bandora li ser jîngehê werin bikar anîn. Ev bi taybetî girîng e ji ber ku hewcedariya berdewam a mezinbûna dabînkirina elektrîkê heye. Kapasîteya hîdroenerjiyê ya cîhanî ya sazkirî, li gorî lêkolînek di sala 2009-an de ji hêla Norwegian Renewable Energy Partners ve nêzîkî 800,000 MW ye, tenê %10-ê ya aborî gengaz û %6-ê ya teknîkî gengaz a hîdroenerjiyê ye. Potansiyela anîna bêtir ji hîdroenerjiya teknîkî gengaz di qada aborî gengaz de bi şiyana pêkhateyên kompozît ên ji bo peyda kirina aboriya pîvanê zêde dibe.
Çêkirina pêkhateyên kompozît
Ji bo çêkirina lûleya înşaetê bi awayekî aborî û bi hêzek bilind a domdar, rêbaza çêtirîn pêçandina fîlamentê ye. Mandrelek mezin bi têlên fîberê yên ku di nav hemamek rezînê re derbas bûne tê pêçandin. Têl bi şêweyên halqeyî û helîksî têne pêçandin da ku hêz ji bo zexta navxweyî, xwarbûna dirêjahî û hilgirtinê biafirînin. Beşa encaman a li jêr lêçûn û giraniya her lingê ji bo her du mezinahiyên lûleya înşaetê nîşan dide, li gorî pêşniyarek ji dabînkerên herêmî. Pêşniyarê nîşan da ku qalindahiya sêwiranê ji hêla hewcedariyên sazkirin û hilgirtinê ve hatî rêve kirin, ne ji hêla barkirina zexta nisbeten kêm ve, û ji bo herduyan jî 2.28 cm bû.
Ji bo deriyên wîket û perdeyên mayînde du rêbazên çêkirinê hatin nirxandin; danîna şil û înfuzyona vakûmê. Dana şil qumaşê hişk bikar tîne, ku bi rijandina rezînê li ser qumaşê û bi karanîna tekeran ji bo kişandina rezînê nav qumaşê tê şilkirin. Ev pêvajo ne bi qasî înfuzyona vakûmê paqij e û her gav avahiya herî çêtir ji hêla rêjeya fîber-rezînê ve çênake, lê ew ji pêvajoya înfuzyona vakûmê kêmtir dem digire. Înfuzyona vakûmê fîbera hişk di arasteyên rast de radike, û dûv re stûna hişk di kîsikên vakûmê de tê pak kirin û pêlavên zêde têne girêdan ku dibin sedema dabînkirina rezînê, ku dema ku valahiyê tê sepandin tê kişandin nav beşê. Valahî dibe alîkar ku mîqdara rezînê di astek çêtirîn de bimîne û berdana organîkên bêserûber kêm dike.
Qûtiya scroll dê bi destan li ser qalibek nêr du nîvan ji hev cuda rêz bike da ku rûyek hundurîn a nerm peyda bike. Dûv re ev her du nîv dê bi fîberê ku li xala girêdanê li derve tê zêdekirin ve werin girêdan da ku hêza têr peyda bikin. Barê zextê di doza scroll de kompozîtek pêşkeftî ya bi hêza bilind hewce nake, ji ber vê yekê rêzkirinek şil a qumaşê fîberglassê bi rezînek epoksî dê bes be. Qalindahiya doza scroll li ser heman parametreya sêwiranê wekî penstock hate çêkirin. Yekîneya 250-kW makîneyek herikîna eksîyal e, ji ber vê yekê doza scroll tune.
Gerîdeyek turbînê geometriyeke aloz bi pêdiviyên barê bilind re dike yek. Xebatên dawî nîşan dane ku pêkhateyên avahîsaziyê yên bihêz-bilind dikarin ji SMC-ya prepreg a hûrkirî bi hêz û hişkbûnek hêja werin çêkirin.5 Milê daliqandinê yê Lamborghini Gallardo bi karanîna gelek tebeqeyên SMC-ya prepreg a hûrkirî ku wekî kompozîteke sexte tê zanîn, bi pêlkirinê hatiye çêkirin da ku qalindahiya pêwîst çêbike. Heman rêbaz dikare ji bo gerîdeyên Francis û perwaneyê jî were sepandin. Gerîdeya Francis nikare wekî yekîneyek were çêkirin, ji ber ku tevliheviya hevgirtina pelan dê rê li ber derxistina beşê ji qalibê bigire. Bi vî rengî, pel, tac û benda gerîdeyê ji hev cuda têne çêkirin û dûv re bi hev ve têne girêdan û bi boltan ji derveyî tac û bendê ve têne xurt kirin.
Her çend lûleya kişandinê bi hêsanî bi pêçandina fîlamentê tê çêkirin jî, ev pêvajo bi karanîna fîberên xwezayî nehatiye bazirganîkirin. Ji ber vê yekê, danîna bi destan hate hilbijartin, ji ber ku ev rêbaza standard a çêkirinê ye, tevî lêçûnên kedê yên bilindtir. Bi karanîna qalibek nêr a dişibihe mandrelê, danîn dikare bi qalibê horizontî were temam kirin û dûv re vertîkal were zivirandin da ku hişk bibe, pêşî li şilbûna aliyekî bigire. Giraniya perçeyên kompozît dê li gorî mîqdara rezînê di perçeya qedandî de hinekî biguhere. Ev hejmar li ser bingeha giraniya fîberê %50 ne.
Giraniya giştî ya turbîna pola û kompozît a 2-MW bi rêzê ve 9,888 kg û 7,016 kg ye. Turbînên pola û kompozît ên 250-kW bi rêzê ve 3,734 kg û 1,927 kg ne. Tevahî ji bo her turbînê 20 deriyên wîket û dirêjahiya lûleya avê ya wekhev bi serê turbînê ve texmîn dikin. Guman e ku lûleya avê dirêjtir be û pêdivî bi pêvekan hebe, lê ev hejmar texmînek bingehîn a giraniya yekîneyê û alavên têkildar dide. Jenerator, bolt û alavên aktîvkirina derî ne di nav de ne û tê texmîn kirin ku di navbera yekîneyên kompozît û pola de wekhev in. Her weha hêjayî gotinê ye ku ji nû ve sêwirana bezê ya ku ji bo hesabkirina konsantrasyonên stresê yên ku di FEA de têne dîtin hewce ye dê giraniyê li yekîneyên kompozît zêde bike, lê tê texmîn kirin ku mîqdar kêmtirîn e, bi qasî 5 kg ji bo xurtkirina xalên bi konsantrasyona stresê.
Bi giraniya dayîn, turbîna kompozît a 2-MW û stoka wê ya deryayî dikarin ji hêla V-22 Osprey ya bilez ve werin rakirin, lê makîneya pola dê hewceyê helîkopterek Chinook a du rotorî ya hêdîtir û kêmtir manevrabar be. Her weha, turbîna kompozît a 2-MW û stoka deryayî dikarin ji hêla F-250 4×4 ve werin kişandin, lê yekîneya pola dê hewceyê kamyonek mezintir be ku ger sazkirin dûr be, dê li ser rêyên daristanê manevrakirina wê dijwar be.
Encam
Çêkirina turbînan ji materyalên kompozît gengaz e, û li gorî pêkhateyên pola yên kevneşopî kêmbûnek giraniyê ji %50 heta %70 hate dîtin. Kêmkirina giraniyê dikare bihêle ku turbînên kompozît li deverên dûr werin sazkirin. Wekî din, civandina van avahiyên kompozît alavên kaynakirinê hewce nake. Her wiha pêkhate hewceyê kêmtir parçeyan in ku bi hev re werin girêdan, ji ber ku her perçe dikare di yek an du beşan de were çêkirin. Di pêvajoyên hilberîna piçûk ên ku di vê lêkolînê de hatine model kirin de, lêçûna qalib û amûrên din li ser lêçûna pêkhateyan serdest e.
Xalên piçûk ên ku li vir hatine destnîşankirin nîşan didin ku destpêkirina lêkolînên bêtir li ser van materyalan dê çiqas lêçûn be. Ev lêkolîn dikare erozyona kavîtasyonê û parastina UV ya pêkhateyan piştî sazkirinê çareser bike. Dibe ku gengaz be ku pêçanên elastomer an seramîk werin bikar anîn da ku kavîtasyonê kêm bikin an jî piştrast bikin ku turbîn di rejîmên herikîn û serî de dixebite ku pêşî li çêbûna kavîtasyonê digirin. Girîng e ku ev û pirsgirêkên din werin ceribandin û çareser kirin da ku piştrast bikin ku yekîne dikarin pêbaweriyek mîna turbînên pola bi dest bixin, nemaze heke ew li deverên ku lênêrîn dê kêm be werin saz kirin.
Tew di van xetên piçûk de jî, hin pêkhateyên kompozît dikarin ji ber kêmbûna keda ku ji bo çêkirinê hewce ye, ji hêla lêçûnê ve erzan bin. Bo nimûne, qalikek gerok ji bo yekîneya Francis a 2-MW dê 80,000 dolar lêçûn da ku ji pola were qelandin, li gorî 25,000 dolar ji bo çêkirina kompozît. Lêbelê, bi texmîna sêwirana serketî ya bazên turbînê, lêçûna qalibkirina bazên kompozît ji pêkhateyên pola yên wekhev zêdetir e. Çêkirina bazên 2-MW dê bi qasî 23,000 dolar ji pola lêçûn be, li gorî 27,000 dolar ji bo çêkirina kompozît. Mesref dikarin li gorî makîneyê cûda bibin. Û lêçûna pêkhateyên kompozît dê di xetên hilberîna bilind de pir dakeve ger qalib bikaribin ji nû ve werin bikar anîn.
Lêkolîneran berê li ser çêkirina bazên turbînan ji materyalên kompozît lêkolîn kirine.8 Lêbelê, vê lêkolînê li ser erozyona kavîtasyonê û gengaziya avakirinê nesekinî. Gava din ji bo turbînên kompozît ew e ku modelek pîvandî were sêwirandin û çêkirin ku dê rê bide îspatkirina gengazî û aboriya çêkirinê. Dûv re ev yekîne dikare were ceribandin da ku karîgerî û sepandina wê, û her weha rêbazên ji bo pêşîgirtina li erozyona kavîtasyonê ya zêde were destnîşankirin.
Dema weşandinê: 15ê Sibatê 2022
