فورسٽر سمال هائيڊرو ٽربائنز لاءِ جامع مواد ڪيئن استعمال ڪري سگهجي ٿو

هائيڊرو اليڪٽرڪ پاور انڊسٽري لاءِ سامان جي تعمير ۾ جامع مواد قدم رکي رهيا آهن. مادي طاقت ۽ ٻين معيارن جي جاچ ڪيترن ئي وڌيڪ ايپليڪيشنن کي ظاهر ڪري ٿي، خاص طور تي ننڍن ۽ مائڪرو يونٽن لاءِ.
هن مضمون جو جائزو ورتو ويو آهي ۽ ايڊٽ ڪيو ويو آهي ٻن يا وڌيڪ پيشه ور ماڻهن جي جائزي مطابق جيڪي لاڳاپيل ماهر آهن. اهي پير نظرثاني ڪندڙ پن بجلي جي صنعت ۾ فني درستگي، افاديت، ۽ مجموعي اهميت لاءِ مسودن جو جائزو وٺندا آهن.
نئين مواد جو عروج هائيڊرو اليڪٽرڪ انڊسٽري لاءِ دلچسپ موقعا فراهم ڪري ٿو. ڪاٺ - اصل واٽر ويلز ۽ پين اسٽاڪ ۾ استعمال ٿيندڙ - 1800 جي شروعات ۾ جزوي طور تي اسٽيل جي حصن طرفان تبديل ڪيو ويو. اسٽيل پنهنجي طاقت کي تيز ٿڪاوٽ لوڊنگ ذريعي برقرار رکي ٿو ۽ ڪيويٽيشن جي ڪٽڻ ۽ سنکنرن جي مزاحمت ڪري ٿو. ان جون خاصيتون چڱي طرح سمجھيون ويون آهن ۽ جزو جي تياري جا عمل چڱي طرح ترقي يافته آهن. وڏين يونٽن لاءِ، اسٽيل ممڪن طور تي پسند جو مواد رهندو.
جڏهن ته، ننڍين (10 ميگاواٽ کان گهٽ) کان ننڍي سائيز (100 ڪلوواٽ کان گهٽ) ٽربائنن ۾ واڌ کي ڏسندي، وزن بچائڻ ۽ پيداوار جي قيمت ۽ ماحولياتي اثر کي گهٽائڻ لاءِ ڪمپوزٽ استعمال ڪري سگهجن ٿا. بجلي جي فراهمي ۾ واڌ جي مسلسل ضرورت کي ڏسندي اهو خاص طور تي لاڳاپيل آهي. نارويجين رينيوئيبل انرجي پارٽنرز پاران 2009 جي مطالعي مطابق نصب ٿيل عالمي هائيڊرو گنجائش، تقريبن 800,000 ميگاواٽ، اقتصادي طور تي ممڪن جو صرف 10٪ ۽ ٽيڪنيڪل طور تي ممڪن هائيڊرو پاور جو 6٪ آهي. وڌيڪ ٽيڪنيڪل طور تي ممڪن هائيڊرو کي اقتصادي طور تي ممڪن جي دائري ۾ آڻڻ جي صلاحيت جامع حصن جي پيماني جي معيشت فراهم ڪرڻ جي صلاحيت سان وڌي ٿي.

جامع حصن جي پيداوار
پين اسٽاڪ کي اقتصادي طور تي ۽ مسلسل اعليٰ طاقت سان تيار ڪرڻ لاءِ، بهترين طريقو فليمينٽ وائنڊنگ آهي. هڪ وڏو مينڊريل فائبر جي ٽو سان ويڙهيل آهي جيڪي رال غسل ذريعي هلايا ويا آهن. اندروني دٻاءُ، طول بلد موڙ ۽ هٿ ڪرڻ لاءِ طاقت پيدا ڪرڻ لاءِ ٽو کي هوپ ۽ هيليڪل نمونن ۾ ويڙهيل آهي. هيٺ ڏنل نتيجن جو حصو مقامي سپلائرز جي هڪ اقتباس جي بنياد تي، ٻن پين اسٽاڪ سائيز لاءِ في فوٽ قيمت ۽ وزن ڏيکاري ٿو. اقتباس ڏيکاريو ته ڊيزائن جي ٿولهه نسبتا گهٽ دٻاءُ جي لوڊ جي بدران، انسٽاليشن ۽ هٿ ڪرڻ جي گهرجن جي بنياد تي هلائي وئي هئي، ۽ ٻنهي لاءِ اهو 2.28 سينٽي ميٽر هو.
وڪيٽ گيٽس ۽ اسٽي وينز لاءِ ٻن پيداواري طريقن تي غور ڪيو ويو؛ ويٽ لي اپ ۽ ويڪيوم انفيوژن. ويٽ لي اپ خشڪ ڪپڙي جو استعمال ڪندو آهي، جيڪو ڪپڙي تي رال وجهي ۽ رولرز استعمال ڪندي رال کي ڪپڙي ۾ دٻائڻ سان متاثر ڪيو ويندو آهي. هي عمل ويڪيوم انفيوژن جيترو صاف ناهي ۽ فائبر کان رال تناسب جي لحاظ کان هميشه بهترين جوڙجڪ پيدا نٿو ڪري، پر اهو ويڪيوم انفيوژن جي عمل کان گهٽ وقت وٺندو آهي. ويڪيوم انفيوژن خشڪ فائبر کي صحيح رخن ۾ رکي ٿو، ۽ خشڪ اسٽيڪ کي پوءِ ويڪيوم بيگ ڪيو ويندو آهي ۽ اضافي فٽنگون ڳنڍيل آهن جيڪي رال جي فراهمي ڏانهن وٺي وينديون آهن، جيڪو ويڪيوم لاڳو ٿيڻ تي حصي ۾ ڇڪيو ويندو آهي. ويڪيوم رال جي مقدار کي بهترين سطح تي برقرار رکڻ ۾ مدد ڪري ٿو ۽ غير مستحڪم نامياتي شين جي ڇڏڻ کي گهٽائي ٿو.
اسڪرول ڪيس هڪ هموار اندروني سطح کي يقيني بڻائڻ لاءِ نر مولڊ تي ٻن الڳ الڳ حصن ۾ هٿ سان لي اپ استعمال ڪندو. پوءِ انهن ٻن حصن کي بانڊنگ پوائنٽ تي ٻاهرئين پاسي فائبر سان گڏ ڪيو ويندو ته جيئن مناسب طاقت کي يقيني بڻائي سگهجي. اسڪرول ڪيس ۾ پريشر لوڊ کي اعليٰ طاقت واري جديد ڪمپوزٽ جي ضرورت ناهي، تنهن ڪري ايپوڪسي رال سان فائبر گلاس ڪپڙي جو هڪ ويٽ لي اپ ڪافي هوندو. اسڪرول ڪيس جي ٿولهه پين اسٽاڪ جي ساڳئي ڊيزائن پيرا ميٽر تي ٻڌل هئي. 250-ڪلوواٽ يونٽ هڪ محوري وهڪري مشين آهي، تنهنڪري ڪو به اسڪرول ڪيس ناهي.

هڪ ٽربائن رنر هڪ پيچيده جاميٽري کي اعلي لوڊ گهرجن سان گڏ ڪري ٿو. تازي ڪم اهو ظاهر ڪيو آهي ته اعلي طاقت وارا ساختي حصا ڪٽيل پري پريگ ايس ايم سي مان بهترين طاقت ۽ سختي سان تيار ڪري سگهجن ٿا. 5 ليمبورگيني گيلارڊو جي معطلي بازو کي ڪٽيل پري پريگ ايس ايم سي جي ڪيترن ئي تہن کي استعمال ڪندي ٺاهيو ويو هو جيڪو جعلي جامع طور سڃاتو وڃي ٿو، گهربل ٿلهي پيدا ڪرڻ لاءِ ڪمپريشن سان ٺهيل. ساڳيو طريقو فرانسس ۽ پروپيلر رنرز تي لاڳو ڪري سگهجي ٿو. فرانسس رنر کي هڪ يونٽ جي طور تي نه ٿو ٺاهي سگهجي، ڇاڪاڻ ته بليڊ اوورليپ جي پيچيدگي حصي کي مولڊ مان ڪڍڻ کان روڪيندي. اهڙيءَ طرح، رنر بليڊ، ڪرائون ۽ بينڊ الڳ الڳ ٺاهيا ويندا آهن ۽ پوءِ گڏجي ڳنڍيا ويندا آهن ۽ ڪرائون ۽ بينڊ جي ٻاهران بولٽن سان مضبوط ڪيا ويندا آهن.
جڏهن ته ڊرافٽ ٽيوب تمام آساني سان فليمينٽ وائنڊنگ استعمال ڪندي تيار ڪئي ويندي آهي، پر هن عمل کي قدرتي فائبر استعمال ڪندي ڪمرشل نه ڪيو ويو آهي. تنهن ڪري، هٿ سان لي اپ چونڊيو ويو، ڇاڪاڻ ته هي پيداوار جو معياري طريقو آهي، باوجود ان جي ته محنت جي قيمت وڌيڪ آهي. مينڊريل وانگر هڪ نر سانچي کي استعمال ڪندي، لي اپ کي افقي سانچي سان مڪمل ڪري سگهجي ٿو ۽ پوءِ عمودي طور تي علاج ڪري سگهجي ٿو، هڪ پاسي تي سڙڻ کان روڪيو وڃي ٿو. جامع حصن جو وزن ختم ٿيل حصي ۾ رال جي مقدار جي لحاظ کان ٿورو مختلف هوندو. اهي انگ 50٪ فائبر وزن تي ٻڌل آهن.
اسٽيل ۽ ڪمپوزٽ 2-ميگاواٽ ٽربائن لاءِ ڪل وزن ترتيب وار 9,888 ڪلوگرام ۽ 7,016 ڪلوگرام آهن. 250-ڪلوواٽ اسٽيل ۽ ڪمپوزٽ ٽربائن ترتيب وار 3,734 ڪلوگرام ۽ 1,927 ڪلوگرام آهن. مجموعي طور تي هر ٽربائن لاءِ 20 وڪيٽ گيٽ ۽ ٽربائن جي سر جي برابر پين اسٽاڪ جي ڊيگهه فرض ڪئي وئي آهي. اهو ممڪن آهي ته پين اسٽاڪ ڊگهو هوندو ۽ فٽنگ جي ضرورت هوندي، پر هي انگ يونٽ ۽ لاڳاپيل پيري فيرلز جي وزن جو بنيادي اندازو ڏئي ٿو. جنريٽر، بولٽ ۽ گيٽ ايڪٽيوٽنگ هارڊويئر شامل نه آهن ۽ فرض ڪيو ويو آهي ته ڪمپوزٽ ۽ اسٽيل يونٽن جي وچ ۾ هڪجهڙا آهن. اهو پڻ قابل ذڪر آهي ته FEA ۾ ڏٺل دٻاءُ جي ڪنسنٽريشن کي حساب ڏيڻ لاءِ گهربل رنر ري ڊيزائن جامع يونٽن ۾ وزن وڌائيندو، پر مقدار گهٽ ۾ گهٽ سمجهي ويندي آهي، دٻاءُ جي ڪنسنٽريشن سان پوائنٽن کي مضبوط ڪرڻ لاءِ 5 ڪلوگرام جي آرڊر تي.
ڏنل وزنن سان، 2-ميگاواٽ جي ڪمپوزٽ ٽربائن ۽ ان جي پين اسٽاڪ کي تيز V-22 آسپري ذريعي کڻي سگهجي ٿو، جڏهن ته اسٽيل مشين کي هڪ سست، گهٽ حرڪت ڪندڙ چنوڪ ٽوئن روٽر هيلي ڪاپٽر جي ضرورت پوندي. ان کان علاوه، 2-ميگاواٽ جي ڪمپوزٽ ٽربائن ۽ پين اسٽاڪ کي F-250 4×4 ذريعي ڇڪي سگهجي ٿو، جڏهن ته اسٽيل يونٽ کي هڪ وڏي ٽرڪ جي ضرورت پوندي جيڪا ٻيلي جي رستن تي هلڻ ڏکيو هوندو جيڪڏهن انسٽاليشن ريموٽ هجي.

نتيجو
جامع مواد مان ٽربائن ٺاهڻ ممڪن آهي، ۽ روايتي اسٽيل حصن جي مقابلي ۾ 50٪ کان 70٪ تائين وزن ۾ گهٽتائي ڏٺي وئي. گھٽ وزن جامع ٽربائن کي ڏورانهن هنڌن تي نصب ڪرڻ جي اجازت ڏئي سگهي ٿو. ان کان علاوه، انهن جامع ڍانچي جي اسيمبليءَ لاءِ ويلڊنگ سامان جي ضرورت ناهي. حصن کي گڏ ڪرڻ لاءِ گهٽ حصن کي بولٽ ڪرڻ جي ضرورت پڻ آهي، ڇاڪاڻ ته هر ٽڪرو هڪ يا ٻن حصن ۾ ٺاهي سگهجي ٿو. هن مطالعي ۾ ماڊل ڪيل ننڍن پيداوار جي رن تي، مولڊ ۽ ٻين اوزارن جي قيمت جزو جي قيمت تي حاوي آهي.
هتي ڏيکاريل ننڍا رن ڏيکارين ٿا ته انهن مواد ۾ وڌيڪ تحقيق شروع ڪرڻ جي قيمت ڪيتري هوندي. هي تحقيق انسٽاليشن کان پوءِ ڪيويٽيشن جي ڪٽائي ۽ اجزاء جي UV تحفظ کي حل ڪري سگهي ٿي. ڪيويٽيشن کي گهٽائڻ لاءِ ايلسٽومر يا سيرامڪ ڪوٽنگ استعمال ڪرڻ ممڪن ٿي سگهي ٿو يا يقيني بڻائي سگهجي ته ٽربائن وهڪري ۽ سر جي نظام ۾ هلندي آهي جيڪي ڪيويٽيشن کي ٿيڻ کان روڪين ٿا. انهن ۽ ٻين مسئلن کي جانچڻ ۽ حل ڪرڻ ضروري هوندو ته جيئن يونٽ اسٽيل ٽربائن وانگر ساڳي اعتبار حاصل ڪري سگهن، خاص طور تي جيڪڏهن انهن کي انهن علائقن ۾ نصب ڪيو وڃي جتي سار سنڀال گهٽ هوندي.
انهن ننڍن رنن تي به، ڪجهه ڪمپوزٽ جزا قيمت ۾ اثرائتي ٿي سگهن ٿا ڇاڪاڻ ته پيداوار لاءِ گهربل مزدوري گهٽجي ويندي آهي. مثال طور، 2-ميگاواٽ فرانسس يونٽ لاءِ هڪ اسڪرول ڪيس کي اسٽيل مان ويلڊنگ ڪرڻ لاءِ 80,000 ڊالر خرچ ٿيندا جڏهن ته جامع تيار ڪرڻ لاءِ 25,000 ڊالر. بهرحال، ٽربائن رنرز جي ڪامياب ڊيزائن کي فرض ڪندي، جامع رنرز کي مولڊنگ ڪرڻ جي قيمت برابر اسٽيل حصن کان وڌيڪ آهي. 2-ميگاواٽ رنر کي اسٽيل مان تيار ڪرڻ لاءِ تقريباً 23,000 ڊالر خرچ ٿيندا، جڏهن ته جامع مان 27,000 ڊالر. مشين جي لحاظ کان قيمت مختلف ٿي سگهي ٿي. ۽ جامع حصن جي قيمت وڌيڪ پيداوار جي رنن تي گهٽجي ويندي جيڪڏهن مولڊ کي ٻيهر استعمال ڪري سگهجي ٿو.
محقق اڳ ۾ ئي جامع مواد مان ٽربائن رنرز جي تعمير جي تحقيق ڪري چڪا آهن.8 بهرحال، هن مطالعي ۾ ڪيويٽيشن جي خاتمي ۽ تعمير جي ممڪنيت کي خطاب نه ڪيو ويو. ڪمپوزٽ ٽربائنز لاءِ ايندڙ قدم هڪ پيماني تي ماڊل ڊزائين ڪرڻ ۽ تعمير ڪرڻ آهي جيڪو ممڪنيت ۽ پيداوار جي معيشت جي ثبوت جي اجازت ڏيندو. هن يونٽ کي پوءِ ڪارڪردگي ۽ قابل اطلاق کي طئي ڪرڻ لاءِ جانچ ڪري سگهجي ٿو، انهي سان گڏ اضافي ڪيويٽيشن جي خرابي کي روڪڻ جا طريقا.