Гидроэнергетика учун жабдууларды курууда композиттик материалдар кецири енугуп жатат. Материалдык күч жана башка критерийлер боюнча иликтөө, айрыкча, чакан жана микро бирдиктер үчүн дагы көптөгөн колдонмолорду ачып берет.
Бул макала тиешелүү экспертизасы бар эки же андан көп адистер тарабынан жүргүзүлгөн сын-пикирлерге ылайык бааланган жана редакцияланган. Бул рецензенттер кол жазмалардын техникалык тактыгы, пайдалуулугу жана гидроэнергетика тармагындагы жалпы мааниси боюнча баа беришет.
Жацы мате-риалдардын есушу гидроэлектроэнергетика учун кызыктуу мумкунчулуктерду тузет. Жыгач - оригиналдуу суу дөңгөлөктөрүндө жана пенстоктарда колдонулган - 1800-жылдардын башында жарым-жартылай болот компоненттери менен алмаштырылган. Болот жогорку чарчоо жүктөө аркылуу күчүн сактап калат жана кавитациялык эрозияга жана коррозияга каршы турат. Анын касиеттери жакшы түшүнүлгөн жана тетиктерди өндүрүү процесстери жакшы иштелип чыккан. Чоң агрегаттар үчүн болот тандалган материал бойдон кала берет.
Бирок, кичинекей (10 МВттан төмөн) микро-өлчөмдүү (100 кВттан төмөн) турбиналардын өсүшүн эске алуу менен, композиттерди салмакты үнөмдөө жана өндүрүштүн наркын жана айлана-чөйрөгө тийгизген таасирин азайтуу үчүн колдонсо болот. Бул, өзгөчө, электр менен камсыздоонун өсүшүнө болгон муктаждыкты эске алуу менен өзгөчө актуалдуу. Норвегиялык кайра жаралуучу энергия боюнча өнөктөштөрдүн 2009-жылдагы изилдөөсүнө ылайык, дүйнөлүк гидроэнергетиканын орнотулган кубаттуулугу, дээрлик 800,000 МВт, экономикалык жактан максатка ылайыктуу 10% жана техникалык жактан мүмкүн болгон ГЭСтин 6% гана түзөт. Экономикалык жактан максатка ылайыктуу чөйрөгө техникалык жактан мүмкүн болгон гидроэнергияны көбүрөөк алып келүү потенциалы композиттик компоненттердин масштабдын үнөмдүүлүгүн камсыз кылуу жөндөмдүүлүгү менен жогорулайт.
Композиттик компоненттерди өндүрүү
Колонкаларды үнөмдүү жана ырааттуу жогорку күч менен өндүрүү үчүн эң жакшы ыкма бул жип менен ороп коюу. Чоң мандренанын ичи чайыр ваннасынан өткөн була менен оролот. Ички басым, узунунан бүгүлүү жана иштетүү үчүн күчтү түзүү үчүн сүйрөөлөр обруч жана спираль үлгүлөрүнө оролгон. Төмөндөгү натыйжалар бөлүмүндө жергиликтүү жеткирүүчүлөрдүн цитатасынын негизинде эки каркаманын өлчөмү үчүн бир буттун наркы жана салмагы көрсөтүлгөн. Цитата дизайн жоондугу салыштырмалуу төмөн басым жүгү эмес, орнотуу жана иштетүү талаптары менен шартталган экенин көрсөттү, ал экөө тең 2,28 см болгон.
Дарбаза дарбазалары жана калканчтары үчүн эки өндүрүш ыкмасы каралды; нымдуу коюу жана вакуумдук инфузия. Нымдуу төшөө кургак кездемени колдонот, ал кездеменин үстүнө чайыр куюу жана роликтерди колдонуу менен чайырды кездемеге түртөт. Бул процесс вакуумдук инфузиядай таза эмес жана була-чайыр катышы боюнча ар дайым эң оптималдаштырылган структураны чыгара бербейт, бирок вакуумдук инфузия процессине караганда азыраак убакытты талап кылат. Вакуумдук инфузия кургак буланы туура ориентацияда салат, андан кийин кургак стек вакуумдук баштыкка салынып, кошумча арматуралар тиркелет, алар вакуум колдонулганда бөлүккө тартылып алынган чайыр менен камсыздалат. Вакуум чайырдын көлөмүн оптималдуу деңгээлде кармап турууга жардам берет жана учуучу органикалык заттардын бөлүнүп чыгышын азайтат.
Жылдыруу корпусу ички беттин жылмакай болушун камсыз кылуу үчүн колду эки бөлөккө бөлөт. Бул эки жарым, андан кийин адекваттуу күчтү камсыз кылуу үчүн байланыш чекитинде сыртына кошулган була менен бириктирилет. Жылдыруу корпусундагы басым жүктөмү жогорку күчтүү өнүккөн композитти талап кылбайт, ошондуктан эпоксиддик чайыр менен айнек стекловолоконун нымдуу катмары жетиштүү болот. Жылдыруу корпусунун калыңдыгы пенсток сыяктуу дизайн параметрине негизделген. 250 кВт кубаттуулуктагы агрегат октук агымдын машинасы, ошондуктан жылдыруу корпусу жок.
Турбиналык жөө күлүк татаал геометрияны жогорку жүктөө талаптары менен айкалыштырат. Акыркы иш жогорку күч структуралык компоненттери сонун күч жана катуулугу менен майдаланган prepreg SMC өндүрүлгөн болушу мүмкүн экенин көрсөттү.5 Lamborghini Gallardo суспензия колу жасалма композит катары белгилүү болгон майдаланган prepreg SMC бир нече катмарын колдонуу менен иштелип чыккан, талап кылынган калыңдыкты өндүрүү үчүн кысуу калыптанган. Ушул эле ыкманы Francis жана пропеллер жөө күлүктөрүнө да колдонсо болот. Фрэнсис жөө күлүгүн бир бирдик кылып жасоого болбойт, анткени бычактын бири-бирине дал келиши бөлүктүн калыптан алынышына жол бербейт. Ошентип, жөө күлүктөр, таажы жана боо өзүнчө даярдалат, анан бири-бирине байланып, таажы менен боонун сырты аркылуу болттор менен бекемделет.
Долбоор түтүгү жипче орогучтун жардамы менен эң оңой жасалса да, бул процесс табигый булаларды колдонуу менен коммерциялык эмес. Ошентип, жогорку эмгек чыгымдарына карабастан, бул өндүрүш стандарттык ыкмасы болуп саналат, анткени, кол layup тандалып алынган. Колдонуу менен эркек калыптын похожие мандренанын, layup болот аяктады көктүн горизонталдуу жана андан кийин бурулуп вертикал үчүн айыктыруу, болтурбоо расслабиться бир тараптан. Курамдуу бөлүктөрүнүн салмагы даяр бөлүктөгү чайырдын көлөмүнө жараша бир аз өзгөрөт. Бул сандар 50% була салмагына негизделген.
Болоттун жана 2 МВт курама турбинанын жалпы салмагы тиешелүүлүгүнө жараша 9,888 кг жана 7,016 кг. 250 кВт болоттон жасалган турбиналар 3734 кг жана 1927 кг. Жыйынтыктар ар бир турбина үчүн 20 дарбазаны жана турбинанын башына барабар узундуктагы штоктун узундугун болжолдойт. Кыязы, колонка узунураак жана арматура талап кылынат, бирок бул сан бирдиктин жана ага тиешелүү перифериялык түзүлүштөрдүн салмагынын негизги баасын берет. Генератор, болттор жана дарбазаны иштетүүчү аппаратура камтылган эмес жана композиттик жана болот блоктордун ортосунда окшош деп болжолдонууда. Ошондой эле белгилей кетчү нерсе, СЭАда көрүлгөн стресс концентрацияларын эсепке алуу үчүн талап кылынган жөө күлүктүн кайра конструкциясы композиттик бирдиктерге салмак кошот, бирок стресс концентрациясы бар пункттарды бекемдөө үчүн сумма 5 кг тартибинде минималдуу деп болжолдонууда.
Берилген салмактар менен 2-МВттык композиттик турбинаны жана анын штокту тез V-22 Osprey менен көтөрсө болот, ал эми болоттон жасалган машинага жайыраак, азыраак маневрлүү Chinook эгиз роторлуу вертолет талап кылынат. Ошондой эле, 2 МВттык композиттик турбинаны жана пенстокту F-250 4×4 менен сүйрөп кетүүгө болот, ал эми болот блок үчүн чоңураак жүк ташуучу унаа талап кылынат, аны орнотуу алыскы болсо, токой жолдорунда маневр кылуу кыйынга турат.
Корутундулар
Композиттик материалдардан турбиналарды куруу мүмкүн жана кадимки болот компоненттерине салыштырмалуу салмагы 50%тен 70%ке чейин төмөндөгөн. Азайтылган салмак композиттик турбиналарды алыскы жерлерде орнотууга мүмкүндүк берет. Мындан тышкары, бул курама конструкцияларды чогултуу ширетүүчү жабдууларды талап кылбайт. Компоненттерди бириктирүү үчүн азыраак бөлүктөрдү талап кылат, анткени ар бир бөлүк бир же эки бөлүктөн жасалышы мүмкүн. Бул изилдөөдө моделденген чакан өндүрүштө калыптардын жана башка шаймандардын баасы компоненттердин наркынан үстөмдүк кылат.
Бул жерде көрсөтүлгөн кичинекей чуркоо бул материалдарды андан ары изилдөө баштоо үчүн канча чыгым болорун көрсөтүп турат. Бул изилдөө кавитациялык эрозияны жана орнотуудан кийин компоненттерди UV коргоону чече алат. Кавитацияны азайтуу же турбинанын кавитациянын пайда болушуна жол бербөөчү агымдын жана баштын режиминде иштешин камсыз кылуу үчүн эластомердик же керамикалык каптоолорду колдонуу мүмкүн болушу мүмкүн. Агрегаттар болот турбиналарына окшош ишенимдүүлүккө жетиши үчүн, өзгөчө, эгерде алар техникалык тейлөө сейрек боло турган жерлерде орнотула турган болсо, ушул жана башка маселелерди сынап көрүү жана чечүү маанилүү болот.
Бул кичинекей чуркоодо да, кээ бир композиттик компоненттер өндүрүш үчүн талап кылынган эмгектин азайышынан үнөмдүү болушу мүмкүн. Мисалы, 2 МВт Фрэнсис блогунун жылдыргыч корпусу болоттон ширетүүгө 80 000 долларды түзөт, композиттик өндүрүш үчүн 25 000 доллар. Бирок, турбинанын жүгүргүчтөрүн ийгиликтүү долбоорлосок, композиттик жөө күлүктөрдү калыптандыруунун баасы болоттун эквиваленттүү компоненттеринен жогору. 2 МВт чуркоочу болоттон жасоого болжол менен 23 000 доллар керектелет, ал эми композиттен 27 000 доллар. Чыгымдар машинага жараша ар кандай болушу мүмкүн. Ал эми калыптарды кайра колдонууга мүмкүн болсо, композиттик компоненттердин баасы өндүрүштүн жогорулашында бир топ төмөндөйт.
Окумуштуулар буга чейин композиттик материалдардан турбиналарды курууну изилдеп чыгышкан.8 Бирок бул изилдөө кавитациялык эрозияны жана куруунун максатка ылайыктуулугун караган эмес. Композиттик турбиналар үчүн кийинки кадам - бул өндүрүштүн техникалык-экономикалык жана үнөмдүүлүгүн далилдөөгө мүмкүндүк берүүчү масштабдуу моделди долбоорлоо жана куруу. Бул аппарат андан кийин натыйжалуулугун жана колдонулушуна, ошондой эле ашыкча кавитация эрозиясын алдын алуу ыкмаларын аныктоо үчүн сыналышы мүмкүн.
Посттун убактысы: 2022-жылдын 15-февралына чейин
