බලශක්ති අංශයේ නිරන්තරයෙන් විකාශනය වන භූ දර්ශනය තුළ, කාර්යක්ෂම බලශක්ති උත්පාදන තාක්ෂණයන් අනුගමනය කිරීම කවරදාටත් වඩා තීරණාත්මක වී තිබේ. වර්ධනය වන බලශක්ති ඉල්ලුම සපුරාලීම සහ කාබන් විමෝචනය අඩු කිරීම යන ද්විත්ව අභියෝග සමඟ ලෝකය පොරබදමින් සිටින විට, පුනර්ජනනීය බලශක්ති ප්රභවයන් පෙරමුණට පැමිණ තිබේ. මේ අතරින්, ජල විදුලිය විශ්වාසදායක සහ තිරසාර විකල්පයක් ලෙස කැපී පෙනෙන අතර, ලෝකයේ විදුලියෙන් සැලකිය යුතු කොටසක් සපයයි.
ජල විදුලි බලාගාරවල ප්රධාන අංගයක් වන ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය මෙම පිරිසිදු බලශක්ති විප්ලවයේ ප්රධාන කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. 1849 දී ජේම්ස් බී. ෆ්රැන්සිස් විසින් සොයා ගන්නා ලද මෙම වර්ගයේ ටර්බයිනය එතැන් සිට ලෝකයේ බහුලව භාවිතා වන එකක් බවට පත්ව ඇත. ජල විදුලි බල ක්ෂේත්රයේ එහි වැදගත්කම අධිතක්සේරු කළ නොහැක, මන්ද එය ගලා යන ජලයේ ශක්තිය යාන්ත්රික ශක්තිය බවට කාර්යක්ෂමව පරිවර්තනය කිරීමට සමත් වන අතර පසුව එය උත්පාදක යන්ත්රයක් මගින් විදුලි ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වේ. කුඩා පරිමාණ ග්රාමීය ජල විදුලි ව්යාපෘතිවල සිට මහා පරිමාණ වාණිජ බලාගාර දක්වා පුළුල් පරාසයක යෙදීම් සමඟින්, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය ජලයේ බලය උපයෝගී කර ගැනීම සඳහා බහුකාර්ය සහ විශ්වාසදායක විසඳුමක් බව ඔප්පු වී ඇත.
බලශක්ති පරිවර්තනයේ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව
ගලා යන ජලයේ ශක්තිය යාන්ත්රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කිරීමේ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව සඳහා ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය ප්රසිද්ධය, පසුව එය උත්පාදක යන්ත්රයක් මගින් විද්යුත් ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කරයි. මෙම ඉහළ කාර්යක්ෂමතා කාර්ය සාධනය එහි අද්විතීය සැලසුම සහ මෙහෙයුම් මූලධර්මවල ප්රතිඵලයකි.
1. චාලක සහ විභව ශක්තිය උපයෝගී කර ගැනීම
ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින නිර්මාණය කර ඇත්තේ ජලයේ චාලක සහ විභව ශක්තිය යන දෙකම සම්පූර්ණයෙන්ම භාවිතා කිරීම සඳහා ය. ජලය ටර්බයිනයට ඇතුළු වූ විට, එය මුලින්ම සර්පිලාකාර ආවරණය හරහා ගමන් කරන අතර එමඟින් ධාවකය වටා ජලය ඒකාකාරව බෙදා හරිනු ලැබේ. ජල ප්රවාහයට ඒවා සමඟ සුමට හා කාර්යක්ෂම අන්තර්ක්රියාවක් ඇති බව සහතික කිරීම සඳහා ධාවන තල ප්රවේශමෙන් හැඩගස්වා ඇත. ජලය ධාවකයේ පිටත විෂ්කම්භයේ සිට මධ්ය දෙසට ගමන් කරන විට (රේඩියල් - අක්ෂීය ප්රවාහ රටාවකින්), එහි හිස (ජල ප්රභවය සහ ටර්බයිනය අතර උස වෙනස) නිසා ජලයේ විභව ශක්තිය ක්රමයෙන් චාලක ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වේ. පසුව මෙම චාලක ශක්තිය ධාවකය වෙත මාරු කරනු ලබන අතර, එය භ්රමණය වීමට හේතු වේ. ළිඳෙන් නිර්මාණය කරන ලද ප්රවාහ මාර්ගය සහ ධාවන තලවල හැඩය ටර්බයිනයට ජලයෙන් විශාල ශක්තියක් ලබා ගැනීමට හැකි වන අතර, ඉහළ කාර්යක්ෂමතා ශක්ති පරිවර්තනයක් ලබා ගනී.
2. අනෙකුත් ටර්බයින් වර්ග සමඟ සංසන්දනය කිරීම
පෙල්ටන් ටර්බයිනය සහ කැප්ලාන් ටර්බයිනය වැනි අනෙකුත් ජල ටර්බයින වර්ග හා සසඳන විට, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය යම් පරාසයක මෙහෙයුම් තත්වයන් තුළ කාර්යක්ෂමතාව අනුව සුවිශේෂී වාසි ඇත.
පෙල්ටන් ටර්බයිනය: පෙල්ටන් ටර්බයිනය ප්රධාන වශයෙන් ඉහළ-හිස යෙදුම් සඳහා සුදුසු වේ. එය ක්රියාත්මක වන්නේ ඉහළ ප්රවේග ජල ජෙට් යානයක චාලක ශක්තිය භාවිතා කර ධාවකය මත බාල්දිවලට පහර දීමෙනි. ඉහළ-හිස අවස්ථාවන්හිදී එය ඉතා කාර්යක්ෂම වුවද, මධ්යම-හිස යෙදුම්වලදී එය ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය තරම් කාර්යක්ෂම නොවේ. චාලක සහ විභව ශක්තිය යන දෙකම භාවිතා කිරීමේ හැකියාව සහ මධ්යම-හිස ජල ප්රභවයන් සඳහා එහි වඩා සුදුසු ප්රවාහ ලක්ෂණ ඇති ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනයට මෙම පරාසය තුළ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගත හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, මධ්යම-හිස ජල ප්රභවයක් සහිත බලාගාරයක (මීටර් 50 - 200 කියන්න), ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනයකට ජල ශක්තිය යාන්ත්රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කළ හැකි අතර, සමහර හොඳින් සැලසුම් කරන ලද අවස්ථාවන්හිදී 90% ක් හෝ ඊට වැඩි කාර්යක්ෂමතාවයක් ඇති අතර, එකම හිස් තත්වයන් යටතේ ක්රියාත්මක වන පෙල්ටන් ටර්බයිනයකට සාපේක්ෂව අඩු කාර්යක්ෂමතාවයක් තිබිය හැකිය.
කැප්ලාන් ටර්බයිනය: කැප්ලාන් ටර්බයිනය අඩු - හිස සහ ඉහළ - ප්රවාහ යෙදුම් සඳහා නිර්මාණය කර ඇත. අඩු - හිස අවස්ථා වලදී එය ඉතා කාර්යක්ෂම වුවද, හිස මධ්යම - හිස පරාසයට වැඩි වන විට, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය කාර්යක්ෂමතාව අනුව එය අභිබවා යයි. කැප්ලාන් ටර්බයිනයේ ධාවන තල අඩු - හිස, ඉහළ - ප්රවාහ තත්වයන් තුළ කාර්ය සාධනය ප්රශස්ත කිරීම සඳහා වෙනස් කළ හැකි නමුත්, එහි සැලසුම ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය තරම් මධ්යම - හිස අවස්ථා වලදී කාර්යක්ෂම බලශක්ති පරිවර්තනයට හිතකර නොවේ. මීටර් 30 - 50 ක හිසක් සහිත බලාගාරයක, කැප්ලාන් ටර්බයිනයක් කාර්යක්ෂමතාව සඳහා හොඳම තේරීම විය හැකි නමුත්, හිස මීටර් 50 ඉක්මවන විට, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය බලශක්ති - පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාවයේ එහි උසස් බව පෙන්වීමට පටන් ගනී.
සාරාංශයක් ලෙස, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනයේ සැලසුම මඟින් පුළුල් පරාසයක මධ්යම-ප්රධාන යෙදුම් හරහා ජල ශක්තිය වඩාත් කාර්යක්ෂමව භාවිතා කිරීමට ඉඩ සලසන අතර, එය ලොව පුරා බොහෝ ජල විදුලි ව්යාපෘතිවල වඩාත් කැමති තේරීමක් බවට පත් කරයි.
විවිධ ජල තත්වයන්ට අනුවර්තනය වීමේ හැකියාව
ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනයේ කැපී පෙනෙන ලක්ෂණයක් වන්නේ පුළුල් පරාසයක ජල තත්වයන්ට අනුවර්තනය වීමේ හැකියාවයි, එය ලොව පුරා ජල විදුලි ව්යාපෘති සඳහා බහුකාර්ය තේරීමක් බවට පත් කරයි. විවිධ භූගෝලීය ස්ථානවල ජල සම්පත් හිස (ජලය වැටෙන සිරස් දුර) සහ ප්රවාහ අනුපාතය අනුව සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් වන බැවින් මෙම අනුවර්තනය වීමේ හැකියාව ඉතා වැදගත් වේ.
1. හිස සහ ප්රවාහ අනුපාත අනුවර්තනය වීමේ හැකියාව
හෙඩ් පරාසය: ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනවලට සාපේක්ෂව පුළුල් හෙඩ් පරාසයක් හරහා කාර්යක්ෂමව ක්රියා කළ හැකිය. ඒවා බහුලව භාවිතා වන්නේ මධ්යම-හෙඩ් යෙදුම්වල වන අතර, සාමාන්යයෙන් මීටර් 20 සිට 300 දක්වා පරාසයක හෙඩ් ඇත. කෙසේ වෙතත්, සුදුසු සැලසුම් වෙනස් කිරීම් සමඟ, ඒවා ඊටත් වඩා පහළ - හෙඩ් හෝ ඉහළ - හෙඩ් අවස්ථාවන්හිදී භාවිතා කළ හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, අඩු - හෙඩ් අවස්ථාවක, මීටර් 20 - 50 පමණ කියන්න, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය බලශක්ති නිස්සාරණය ප්රශස්ත කිරීම සඳහා නිශ්චිත ධාවන තල හැඩතල සහ ප්රවාහ-ඡේද ජ්යාමිතීන් සමඟ නිර්මාණය කළ හැකිය. ධාවන තල නිර්මාණය කර ඇත්තේ අඩු හිස නිසා සාපේක්ෂව අඩු ප්රවේගයක් ඇති ජල ප්රවාහයට තවමත් එහි ශක්තිය ධාවකයා වෙත ඵලදායී ලෙස මාරු කළ හැකි බව සහතික කිරීම සඳහා ය. හෙඩ් වැඩි වන විට, ඉහළ ප්රවේග ජල ප්රවාහය හැසිරවීමට සැලසුම සකස් කළ හැකිය. මීටර් 300 ට ළඟා වන ඉහළ-හෙඩ් යෙදුම්වලදී, ටර්බයිනයේ සංරචක ඉහළ පීඩන ජලයට ඔරොත්තු දීමට සහ විශාල විභව ශක්තිය යාන්ත්රික ශක්තිය බවට කාර්යක්ෂමව පරිවර්තනය කිරීමට නිර්මාණය කර ඇත.
ප්රවාහ අනුපාත විචල්යතාව: ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනයට විවිධ ප්රවාහ අනුපාත හැසිරවිය හැකිය. එය නියත - ප්රවාහ සහ විචල්ය - ප්රවාහ තත්වයන් යටතේ හොඳින් ක්රියා කළ හැකිය. සමහර ජල විදුලි බලාගාරවල, වර්ෂාපතන රටා හෝ හිම දියවීම වැනි සාධක හේතුවෙන් ජල ප්රවාහ අනුපාතය සෘතුමය වශයෙන් වෙනස් විය හැකිය. ප්රවාහ අනුපාතය වෙනස් වන විට පවා සාපේක්ෂව ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් පවත්වා ගැනීමට ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනයේ සැලසුම ඉඩ සලසයි. නිදසුනක් ලෙස, ප්රවාහ අනුපාතය ඉහළ මට්ටමක පවතින විට, ටර්බයිනයට එහි සංරචක හරහා ජලය කාර්යක්ෂමව මෙහෙයවීමෙන් වැඩිවන ජල පරිමාවට අනුවර්තනය විය හැකිය. සර්පිලාකාර ආවරණය සහ මාර්ගෝපදේශක වෑන් නිර්මාණය කර ඇත්තේ ධාවකය වටා ජලය ඒකාකාරව බෙදා හැරීම සඳහා වන අතර, ප්රවාහ අනුපාතය නොසලකා ධාවන තලවලට ජලය සමඟ ඵලදායී ලෙස අන්තර් ක්රියා කළ හැකි බව සහතික කරයි. ප්රවාහ අනුපාතය අඩු වූ විට, ටර්බයිනය තවමත් ස්ථායීව ක්රියා කළ හැකිය, නමුත් ජල ප්රවාහයේ අඩුවීමට සමානුපාතිකව බල ප්රතිදානය ස්වභාවිකවම අඩු වේ.
2. විවිධ භූගෝලීය පරිසරයන්හි යෙදුම් උදාහරණ
කඳුකර ප්රදේශ: ආසියාවේ හිමාලය හෝ දකුණු ඇමරිකාවේ ඇන්ඩීස් වැනි කඳුකර ප්රදේශවල, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින භාවිතා කරන ජල විදුලි ව්යාපෘති රාශියක් ඇත. මෙම ප්රදේශවල බෑවුම් සහිත භූමි ප්රදේශය නිසා බොහෝ විට ඉහළ හිස් ජල මූලාශ්ර ඇත. උදාහරණයක් ලෙස, පැමීර් කඳුකරයේ පිහිටා ඇති ටජිකිස්තානයේ නුරෙක් වේල්ලේ ඉහළ හිස් ජල ප්රභවයක් ඇත. නුරෙක් ජල විදුලි බලාගාරයේ ස්ථාපනය කර ඇති ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින විශාල හිස් වෙනස හැසිරවීමට නිර්මාණය කර ඇත (වේල්ලේ උස මීටර් 300 ට වැඩි). ටර්බයින කාර්යක්ෂමව ජලයේ ඉහළ විභව ශක්තිය විදුලි ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කරයි, රටේ බල සැපයුමට සැලකිය යුතු ලෙස දායක වේ. කඳුකරයේ බෑවුම් සහිත උන්නතාංශ වෙනස්කම් ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයකින් ක්රියාත්මක වීමට අවශ්ය හිස සපයන අතර, ඉහළ හිස් තත්වයන්ට අනුවර්තනය වීමේ හැකියාව එවැනි ව්යාපෘති සඳහා කදිම තේරීමක් කරයි.
ගංගා නිම්න: ගංගා නිම්නවල, ප්රවාහ අනුපාතය සාපේක්ෂව අඩු නමුත් සැලකිය යුතු විය හැකි, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින ද බහුලව භාවිතා වේ. චීනයේ ත්රී ගෝර්ජස් වේල්ල ප්රධාන උදාහරණයකි. යැංසි ගඟේ පිහිටා ඇති මෙම වේල්ලේ ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින සඳහා සුදුසු පරාසය තුළට වැටෙන හිසක් ඇත. ත්රී ගෝර්ජස් ජල විදුලි බලාගාරයේ ටර්බයින යැංසි ගඟෙන් විශාල ජල ප්රවාහ අනුපාතයක් හැසිරවිය යුතුය. ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින නිර්මාණය කර ඇත්තේ විශාල පරිමාවකින් යුත්, සාපේක්ෂව අඩු හිස් ජල ප්රවාහයේ ශක්තිය විද්යුත් ශක්තිය බවට කාර්යක්ෂමව පරිවර්තනය කිරීම සඳහා ය. ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින විවිධ ප්රවාහ අනුපාතවලට අනුවර්තනය වීමේ හැකියාව නිසා ගංගාවේ ජල සම්පත්වලින් උපරිම ප්රයෝජන ගැනීමට ඔවුන්ට ඉඩ සලසයි, චීනයේ විශාල කොටසක බලශක්ති ඉල්ලුම සපුරාලීම සඳහා විශාල විදුලි ප්රමාණයක් ජනනය කරයි.
දූපත් පරිසරයන්: දූපත් බොහෝ විට අද්විතීය ජල සම්පත් ලක්ෂණ ඇත. නිදසුනක් වශයෙන්, වැසි සහ වියළි කාලවලට අනුව විචල්ය ප්රවාහ අනුපාත සහිත කුඩා සිට මධ්යම ප්රමාණයේ ගංගා ඇති සමහර පැසිෆික් දූපත් වල, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින කුඩා පරිමාණ ජල විදුලි බලාගාරවල භාවිතා වේ. මෙම ටර්බයින වෙනස් වන ජල තත්වයන්ට අනුවර්තනය විය හැකි අතර, දේශීය ප්රජාවන් සඳහා විශ්වාසදායක විදුලි ප්රභවයක් සපයයි. වැසි සමයේදී, ප්රවාහ අනුපාතය ඉහළ මට්ටමක පවතින විට, ටර්බයිනවලට ඉහළ බල ප්රතිදානයකින් ක්රියා කළ හැකි අතර, වියළි කාලයේදී, අඛණ්ඩ බල සැපයුමක් සහතික කරමින්, අඩු බල මට්ටමකින් වුවද, අඩු ජල ප්රවාහයකින් ක්රියා කළ හැකිය.
විශ්වසනීයත්වය සහ දිගුකාලීන ක්රියාකාරිත්වය
ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය එහි විශ්වසනීයත්වය සහ දිගුකාලීන මෙහෙයුම් හැකියාවන් සඳහා බෙහෙවින් සලකනු ලබන අතර, දිගු කාලයක් පුරා ස්ථාවර බල සැපයුමක් පවත්වා ගැනීමට අවශ්ය වන බලශක්ති උත්පාදන පහසුකම් සඳහා ඒවා ඉතා වැදගත් වේ.
1. ශක්තිමත් ව්යුහාත්මක නිර්මාණය
ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය ශක්තිමත් සහ හොඳින් ඉංජිනේරු කරන ලද ව්යුහයකින් සමන්විත වේ. ටර්බයිනයේ මධ්යම භ්රමණය වන සංරචකය වන ධාවකය සාමාන්යයෙන් මල නොබැඳෙන වානේ හෝ විශේෂ මිශ්ර ලෝහ වැනි ඉහළ ශක්තියක් සහිත ද්රව්ය වලින් සාදා ඇත. මෙම ද්රව්ය තෝරා ගනු ලබන්නේ ඉහළ ආතන්ය ශක්තිය, විඛාදන ප්රතිරෝධය සහ තෙහෙට්ටුවට ප්රතිරෝධය ඇතුළුව ඒවායේ විශිෂ්ට යාන්ත්රික ගුණාංග සඳහා ය. උදාහරණයක් ලෙස, ප්රධාන ජල විදුලි බලාගාරවල භාවිතා කරන විශාල පරිමාණ ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනවල, ධාවන තල නිර්මාණය කර ඇත්තේ අධි පීඩන ජල ප්රවාහයට සහ භ්රමණය අතරතුර ජනනය වන යාන්ත්රික ආතතීන්ට ඔරොත්තු දීම සඳහා ය. ධාවකයාගේ සැලසුම ඒකාකාර ආතති ව්යාප්තිය සහතික කිරීම සඳහා ප්රශස්තිකරණය කර ඇති අතර එමඟින් ඉරිතැලීම් හෝ ව්යුහාත්මක අසාර්ථකත්වයන්ට හේතු විය හැකි ආතති සාන්ද්රණ ලක්ෂ්යවල අවදානම අඩු කරයි.
ධාවකයට ජලය ගෙන යන සර්පිලාකාර ආවරණය ද කල්පැවැත්ම මනසේ තබාගෙන ඉදිකර ඇත. එය සාමාන්යයෙන් ටර්බයිනයට ඇතුළු වන අධි පීඩන ජල ප්රවාහයට ඔරොත්තු දිය හැකි ඝන බිත්ති සහිත වානේ තහඩු වලින් සාදා ඇත. සර්පිලාකාර ආවරණය සහ අනෙකුත් සංරචක අතර සම්බන්ධතාවය, එනම් රැඳවුම් වෑන් සහ මාර්ගෝපදේශක වෑන්, ශක්තිමත් සහ විශ්වාසදායක ලෙස නිර්මාණය කර ඇති අතර, විවිධ මෙහෙයුම් තත්වයන් යටතේ සම්පූර්ණ ව්යුහය සුමටව ක්රියාත්මක විය හැකි බව සහතික කරයි.
2. අඩු නඩත්තු අවශ්යතා
ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනයේ සැලකිය යුතු වාසියක් වන්නේ එහි සාපේක්ෂව අඩු නඩත්තු අවශ්යතා ය. එහි සරල හා කාර්යක්ෂම සැලසුම නිසා, වෙනත් සමහර ටර්බයින වර්ග හා සසඳන විට චලනය වන කොටස් අඩු වන අතර එමඟින් සංරචක අසාර්ථක වීමේ සම්භාවිතාව අඩු වේ. නිදසුනක් ලෙස, ධාවකය තුළට ජලය ගලායාම පාලනය කරන මාර්ගෝපදේශක වෑන් රථවලට සරල යාන්ත්රික සම්බන්ධක පද්ධතියක් ඇත. මෙම පද්ධතිය පරීක්ෂා කිරීම සහ නඩත්තු කිරීම සඳහා ප්රවේශ වීම පහසුය. නිතිපතා නඩත්තු කාර්යයන් අතරට ප්රධාන වශයෙන් චලනය වන කොටස් ලිහිසි කිරීම, ජල කාන්දුව වැළැක්වීම සඳහා මුද්රා පරීක්ෂා කිරීම සහ ටර්බයිනයේ සමස්ත යාන්ත්රික තත්ත්වය නිරීක්ෂණය කිරීම ඇතුළත් වේ.
ටර්බයිනය ඉදිකිරීමේදී භාවිතා කරන ද්රව්ය ද එහි අඩු නඩත්තු අවශ්යතා සඳහා දායක වේ. ධාවකය සහ ජලයට නිරාවරණය වන අනෙකුත් සංරචක සඳහා භාවිතා කරන විඛාදනයට ඔරොත්තු දෙන ද්රව්ය විඛාදනය හේතුවෙන් නිතර ප්රතිස්ථාපනය කිරීමේ අවශ්යතාවය අඩු කරයි. මීට අමතරව, නවීන ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින උසස් අධීක්ෂණ පද්ධති වලින් සමන්විත වේ. මෙම පද්ධති කම්පනය, උෂ්ණත්වය සහ පීඩනය වැනි පරාමිතීන් අඛණ්ඩව නිරීක්ෂණය කළ හැකිය. මෙම දත්ත විශ්ලේෂණය කිරීමෙන්, ක්රියාකරුවන්ට විභව ගැටළු කල්තියා හඳුනාගෙන වැළැක්වීමේ නඩත්තු කටයුතු සිදු කළ හැකි අතර, ප්රධාන අලුත්වැඩියාවන් සඳහා අනපේක්ෂිත වසා දැමීම් සඳහා අවශ්යතාවය තවදුරටත් අඩු කරයි.
3. දිගු සේවා කාලය
ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින දිගු සේවා කාලයක් ඇති අතර බොහෝ විට දශක කිහිපයක් පුරා විහිදේ. ලොව පුරා බොහෝ ජල විදුලි බලාගාරවල, දශක කිහිපයකට පෙර ස්ථාපනය කරන ලද ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින තවමත් ක්රියාත්මක වන අතර කාර්යක්ෂමව විදුලිය ජනනය කරයි. උදාහරණයක් ලෙස, එක්සත් ජනපදයේ සහ යුරෝපයේ මුල් කාලීනව ස්ථාපනය කරන ලද ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින කිහිපයක් වසර 50 කට වැඩි කාලයක් ක්රියාත්මක වේ. නිසි නඩත්තු කිරීම සහ ඉඳහිට වැඩිදියුණු කිරීම් සමඟ, මෙම ටර්බයිනවලට විශ්වාසදායක ලෙස ක්රියාත්මක විය හැකිය.
ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනයේ දිගු සේවා කාලය බලශක්ති උත්පාදන කර්මාන්තයට පිරිවැය-ඵලදායීතාවය අනුව පමණක් නොව, බල සැපයුමේ සමස්ත ස්ථායිතාව සඳහා ද ප්රයෝජනවත් වේ. දිගු කල් පවතින ටර්බයිනයක් යනු බලාගාරවලට නිතර නිතර ටර්බයින ප්රතිස්ථාපන සමඟ සම්බන්ධ ඉහළ පිරිවැය සහ බාධා වළක්වා ගත හැකි බවයි. එය විශ්වාසදායක සහ තිරසාර බලශක්ති ප්රභවයක් ලෙස ජල විදුලිය දිගුකාලීන ශක්යතාවයට දායක වන අතර, වසර ගණනාවක් අඛණ්ඩව පිරිසිදු විදුලිය ජනනය කළ හැකි බව සහතික කරයි.
දිගු කාලීනව පිරිවැය-ඵලදායීතාවය
බලශක්ති උත්පාදන තාක්ෂණයන්හි පිරිවැය-ඵලදායීතාවය සලකා බැලීමේදී, ජල විදුලි බලාගාරවල දිගුකාලීන ක්රියාකාරිත්වය සඳහා ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය හිතකර විකල්පයක් බව ඔප්පු වේ.
1. මූලික ආයෝජනය සහ දිගුකාලීන මෙහෙයුම් පිරිවැය
මූලික ආයෝජනය: ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය මත පදනම් වූ ජල විදුලි ව්යාපෘතියක මූලික ආයෝජනය සාපේක්ෂව ඉහළ විය හැකි වුවද, දිගුකාලීන ඉදිරිදර්ශනය සලකා බැලීම වැදගත් වේ. ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය මිලදී ගැනීම, ස්ථාපනය කිරීම සහ මූලික සැකසුම හා සම්බන්ධ පිරිවැය, ධාවකය, සර්පිලාකාර ආවරණය සහ අනෙකුත් සංරචක මෙන්ම බලාගාර යටිතල පහසුකම් ඉදිකිරීම ද සැලකිය යුතු ය. කෙසේ වෙතත්, මෙම ආරම්භක වියදම දිගුකාලීන ප්රතිලාභ මගින් පියවා ඇත. උදාහරණයක් ලෙස, 50 - 100 MW ධාරිතාවක් සහිත මධ්යම ප්රමාණයේ ජල විදුලි බලාගාරයක, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින කට්ටලයක් සහ ඒ ආශ්රිත උපකරණ සඳහා මූලික ආයෝජනය ඩොලර් මිලියන දස දහස් ගණනක් විය හැකිය. නමුත් විමෝචන ප්රමිතීන් සපුරාලීම සඳහා ගල් අඟුරු ප්රසම්පාදනය සහ සංකීර්ණ පාරිසරික ආරක්ෂණ උපකරණ සඳහා අඛණ්ඩ ආයෝජනයක් අවශ්ය වන නව ගල් අඟුරු බලාගාරයක් ඉදිකිරීම වැනි වෙනත් සමහර බලශක්ති උත්පාදන තාක්ෂණයන් හා සසඳන විට, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය මත පදනම් වූ ජල විදුලි ව්යාපෘතියක දිගුකාලීන පිරිවැය ව්යුහය වඩාත් ස්ථායී වේ.
දිගුකාලීන මෙහෙයුම් පිරිවැය: ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනයක මෙහෙයුම් පිරිවැය සාපේක්ෂව අඩුය. ටර්බයිනය ස්ථාපනය කර බලාගාරය ක්රියාත්මක වූ පසු, ප්රධාන අඛණ්ඩ පිරිවැය අධීක්ෂණය සහ නඩත්තුව සඳහා පිරිස් හා කාලයත් සමඟ සමහර සුළු සංරචක ප්රතිස්ථාපනය කිරීමේ පිරිවැයට සම්බන්ධ වේ. ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනයේ ඉහළ කාර්යක්ෂම ක්රියාකාරිත්වය යන්නෙන් අදහස් කරන්නේ එයට සාපේක්ෂව කුඩා ජල ආදානයක් සමඟ විශාල විදුලි ප්රමාණයක් ජනනය කළ හැකි බවයි. මෙය ජනනය කරන ලද විදුලි ඒකකයකට පිරිවැය අඩු කරයි. ඊට වෙනස්ව, ගල් අඟුරු හෝ ගෑස් බලාගාර වැනි තාප බලාගාරවලට, ඉන්ධන මිල ඉහළ යාම සහ ගෝලීය බලශක්ති වෙළඳපොලේ උච්චාවචනයන් වැනි සාධක හේතුවෙන් කාලයත් සමඟ වැඩි වන සැලකිය යුතු ඉන්ධන පිරිවැයක් ඇත. නිදසුනක් වශයෙන්, ගල් අඟුරු මිල ඉල්ලුම සහ සැපයුමේ ගතිකත්වය, පතල් කැණීමේ පිරිවැය සහ ප්රවාහන වියදම් වලට යටත් වන බැවින්, ගල් අඟුරු බලාගාරයක සෑම වසරකම එහි ඉන්ධන පිරිවැය යම් ප්රතිශතයකින් වැඩි විය හැකිය. ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය බලයෙන් ක්රියාත්මක වන ජල විදුලි බලාගාරයක, ටර්බයිනය සඳහා "ඉන්ධන" වන ජල පිරිවැය, ජල සම්පත් කළමනාකරණය සහ විභව ජල අයිතිවාසිකම් ගාස්තු සමඟ සම්බන්ධ ඕනෑම පිරිවැයක් හැරුණු විට අත්යවශ්යයෙන්ම නොමිලේ වේ, ඒවා සාමාන්යයෙන් තාප බලාගාරවල ඉන්ධන පිරිවැයට වඩා බෙහෙවින් අඩුය.
2. ඉහළ කාර්යක්ෂම ක්රියාකාරිත්වය සහ අඩු නඩත්තුව තුළින් සමස්ත විදුලිබල උත්පාදන පිරිවැය අඩු කිරීම.
ඉහළ කාර්යක්ෂමතා ක්රියාකාරිත්වය: ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනයේ ඉහළ කාර්යක්ෂමතා බලශක්ති පරිවර්තන හැකියාව පිරිවැය අඩු කිරීමට සෘජුවම දායක වේ. වඩාත් කාර්යක්ෂම ටර්බයිනයකට එම ජල සම්පත් ප්රමාණයෙන් වැඩි විදුලිය ජනනය කළ හැකිය. නිදසුනක් වශයෙන්, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනයකට ජල ශක්තිය යාන්ත්රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කිරීමේදී 90% ක කාර්යක්ෂමතාවයක් තිබේ නම් (එය පසුව විදුලි ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වේ), 80% ක කාර්යක්ෂමතාවයක් සහිත අඩු කාර්යක්ෂම ටර්බයිනයකට සාපේක්ෂව, දී ඇති ජල ප්රවාහයක් සහ හිසක් සඳහා, 90% කාර්යක්ෂම ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය 12.5% වැඩි විදුලියක් නිපදවනු ඇත. මෙම වැඩි වූ බල ප්රතිදානය යන්නෙන් අදහස් වන්නේ යටිතල පහසුකම්, කළමනාකරණය සහ පිරිස්වල පිරිවැය වැනි බලාගාර ක්රියාකාරිත්වය හා සම්බන්ධ ස්ථාවර පිරිවැය විශාල විදුලි නිෂ්පාදනයක් පුරා පැතිරී ඇති බවයි. එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස, විදුලි ඒකකයකට පිරිවැය (විදුලි බලයේ මට්ටම් කළ පිරිවැය, LCOE) අඩු වේ.
අඩු නඩත්තුව: ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනයේ අඩු නඩත්තු ස්වභාවය පිරිවැය-ඵලදායීතාවයේ තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. චලනය වන කොටස් අඩු වීම සහ කල් පවතින ද්රව්ය භාවිතය සමඟ, ප්රධාන නඩත්තු සහ සංරචක ප්රතිස්ථාපන වාර ගණන අඩුය. ලිහිසි කිරීම සහ පරීක්ෂා කිරීම් වැනි නිතිපතා නඩත්තු කාර්යයන් සාපේක්ෂව ලාභදායී වේ. ඊට වෙනස්ව, වෙනත් සමහර වර්ගවල ටර්බයින හෝ බල උත්පාදන උපකරණ සඳහා නිතර නිතර හා මිල අධික නඩත්තු කිරීමක් අවශ්ය විය හැකිය. නිදසුනක් වශයෙන්, සුළං ටර්බයිනයක්, එය පුනර්ජනනීය බලශක්ති ප්රභවයක් වුවද, ගියර් පෙට්ටිය වැනි සංරචක ඇති අතර ඒවා ගෙවී යාමට හා ඉරී යාමට ඉඩ ඇති අතර සෑම වසර කිහිපයකට වරක් මිල අධික ප්රතිසංස්කරණ හෝ ප්රතිස්ථාපන අවශ්ය විය හැකිය. ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය මත පදනම් වූ ජල විදුලි බලාගාරයක, ප්රධාන නඩත්තු ක්රියාකාරකම් අතර දිගු කාල පරතරයන් අදහස් කරන්නේ ටර්බයිනයේ ආයු කාලය පුරා සමස්ත නඩත්තු පිරිවැය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු බවයි. මෙය, එහි දිගු සේවා කාලය සමඟ ඒකාබද්ධව, කාලයත් සමඟ විදුලිය ජනනය කිරීමේ සමස්ත පිරිවැය තවදුරටත් අඩු කරන අතර, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය දිගු කාලීන විදුලි උත්පාදනය සඳහා පිරිවැය-ඵලදායී තේරීමක් බවට පත් කරයි.
පරිසර හිතකාමීත්වය
ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනය මත පදනම් වූ ජල විදුලි උත්පාදනය අනෙකුත් බොහෝ බලශක්ති උත්පාදන ක්රම හා සසඳන විට සැලකිය යුතු පාරිසරික වාසි ලබා දෙන අතර, එය වඩාත් තිරසාර බලශක්ති අනාගතයක් කරා යන සංක්රාන්තියේ තීරණාත්මක අංගයක් බවට පත් කරයි.
1. කාබන් විමෝචනය අඩු වීම
ෆ්රැන්සිස් ටර්බයිනවල වඩාත්ම කැපී පෙනෙන පාරිසරික ප්රතිලාභයක් වන්නේ ඒවායේ අවම කාබන් පියසටහනයි. ගල් අඟුරු සහ ගෑස් බලාගාර වැනි ෆොසිල-ඉන්ධන මත පදනම් වූ බලාගාරවලට වෙනස්ව, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින භාවිතා කරන ජල විදුලි බලාගාර ක්රියාත්මක වන විට පොසිල ඉන්ධන දහනය නොකරයි. ගල් අඟුරු බලාගාර ප්රධාන කාබන් ඩයොක්සයිඩ් (\(CO_2\) විමෝචක වන අතර, සාමාන්ය මහා පරිමාණ ගල් අඟුරු බලාගාරයක් වසරකට ටොන් මිලියන \(CO_2\) විමෝචනය කරයි. උදාහරණයක් ලෙස, 500 - MW ගල් අඟුරු බලාගාරයක් වාර්ෂිකව ටොන් මිලියන 3 ක් පමණ \(CO_2\) විමෝචනය කළ හැකිය. සාපේක්ෂව, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින වලින් සමන්විත සමාන ධාරිතාවයකින් යුත් ජල විදුලි බලාගාරයක් ක්රියාත්මක වන විට සෘජු \(CO_2\) විමෝචනයක් නිපදවන්නේ නැත. ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින බලයෙන් ක්රියාත්මක වන ජල විදුලි බලාගාරවල මෙම ශුන්ය - විමෝචන ලක්ෂණය හරිතාගාර වායු විමෝචනය අඩු කිරීමට සහ දේශගුණික විපර්යාස අවම කිරීමට ගෝලීය උත්සාහයන්හි වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. ෆොසිල-ඉන්ධන මත පදනම් වූ බලාගාර ජල විදුලිය සමඟ ප්රතිස්ථාපනය කිරීමෙන්, රටවලට ඔවුන්ගේ කාබන් - අඩු කිරීමේ ඉලක්ක සපුරා ගැනීමට සැලකිය යුතු දායකත්වයක් ලබා දිය හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, ජල විදුලිය මත දැඩි ලෙස රඳා පවතින නෝර්වේ වැනි රටවල (ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින බහුලව භාවිතා වන), පොසිල ඉන්ධන මත පදනම් වූ බලශක්ති ප්රභවයන් මත වැඩිපුර යැපෙන රටවලට සාපේක්ෂව ඒක පුද්ගල කාබන් විමෝචනය සාපේක්ෂව අඩුය.
2. අඩු වායු - දූෂක විමෝචනය
කාබන් විමෝචනයට අමතරව, පොසිල ඉන්ධන මත පදනම් වූ බලාගාර සල්ෆර් ඩයොක්සයිඩ් (\(SO_2\)), නයිට්රජන් ඔක්සයිඩ් (\(NO_x\)) සහ අංශු ද්රව්ය වැනි විවිධ වායු දූෂක ද නිකුත් කරයි. මෙම දූෂක වාතයේ ගුණාත්මකභාවය සහ මිනිස් සෞඛ්යයට දැඩි ඍණාත්මක බලපෑම් ඇති කරයි. \(SO_2\) අම්ල වැසි ඇති කළ හැකි අතර එමඟින් වනාන්තර, විල් සහ ගොඩනැගිලි වලට හානි වේ. \(NO_x\) දුමාරය සෑදීමට දායක වන අතර ශ්වසන ගැටළු ඇති කළ හැකිය. අංශු ද්රව්ය, විශේෂයෙන් සියුම් අංශු ද්රව්ය (PM2.5), හෘද හා පෙනහළු රෝග ඇතුළු සෞඛ්ය ගැටළු රාශියකට සම්බන්ධ වේ.
අනෙක් අතට, ෆ්රැන්සිස් - ටර්බයින පාදක ජල විදුලි බලාගාර ක්රියාත්මක වන අතරතුර මෙම හානිකර වායු දූෂක විමෝචනය නොකරයි. මෙයින් අදහස් කරන්නේ ජල විදුලි බලාගාර ඇති ප්රදේශවලට පිරිසිදු වාතය භුක්ති විඳිය හැකි අතර එමඟින් මහජන සෞඛ්යය වැඩිදියුණු වේ. පොසිල - ඉන්ධන පාදක විදුලි උත්පාදනයෙන් සැලකිය යුතු කොටසක් ජල විදුලිය ප්රතිස්ථාපනය කර ඇති ප්රදේශවල, වාතයේ ගුණාත්මක භාවයේ සැලකිය යුතු දියුණුවක් දක්නට ලැබේ. නිදසුනක් වශයෙන්, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින සහිත මහා පරිමාණ ජල විදුලි ව්යාපෘති සංවර්ධනය කර ඇති චීනයේ සමහර ප්රදේශවල, වාතයේ \(SO_2\), \(NO_x\), සහ අංශු ද්රව්ය මට්ටම් අඩු වී ඇති අතර, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස දේශීය ජනගහනය අතර ශ්වසන සහ හෘද වාහිනී රෝග ඇතිවීමේ අවස්ථා අඩු වේ.
3. පරිසර පද්ධතියට අවම බලපෑම
නිසි ලෙස නිර්මාණය කර කළමනාකරණය කළ විට, ෆ්රැන්සිස් - ටර්බයින - පාදක ජල විදුලි බලාගාර, අනෙකුත් බලශක්ති - සංවර්ධන ව්යාපෘති හා සසඳන විට අවට පරිසර පද්ධතියට සාපේක්ෂව කුඩා බලපෑමක් ඇති කළ හැකිය.
මාළු ගමන් මාර්ගය: ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින සහිත බොහෝ නවීන ජල විදුලි බලාගාර මාළු ගමන් පහසුකම් සහිතව නිර්මාණය කර ඇත. මාළු ඉණිමං සහ මාළු සෝපාන වැනි මෙම පහසුකම් ඉදිකර ඇත්තේ මාළු ඉහළට සහ පහළට සංක්රමණය වීමට උපකාර කිරීම සඳහා ය. උදාහරණයක් ලෙස, උතුරු ඇමරිකාවේ කොලොම්බියා ගඟේ ජල විදුලි බලාගාරවල නවීන මාළු ගමන් පද්ධති ස්ථාපනය කර ඇත. මෙම පද්ධති සැමන් සහ අනෙකුත් සංක්රමණික මත්ස්ය විශේෂවලට වේලි සහ ටර්බයින මඟ හැරීමට ඉඩ සලසයි, එමඟින් ඔවුන්ට ඔවුන්ගේ බිත්තර දැමීමේ ස්ථාන කරා ළඟා වීමට හැකි වේ. මෙම මත්ස්ය ගමන් පහසුකම් සැලසුම් කිරීමේදී විවිධ මත්ස්ය විශේෂවල හැසිරීම් සහ පිහිනුම් හැකියාවන් සැලකිල්ලට ගන්නා අතර, සංක්රමණික මසුන්ගේ පැවැත්මේ අනුපාතය උපරිම වන බව සහතික කරයි.
ජලය - ගුණාත්මක නඩත්තුව: ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින ක්රියාත්මක වීම සාමාන්යයෙන් ජල ගුණාත්මක භාවයේ සැලකිය යුතු වෙනස්කම් ඇති නොකරයි. සමහර කාර්මික ක්රියාකාරකම් හෝ ජල මූලාශ්ර දූෂණය කළ හැකි ඇතැම් විදුලි උත්පාදන වර්ග මෙන් නොව, ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින භාවිතා කරන ජල විදුලි බලාගාර සාමාන්යයෙන් ජලයේ ස්වාභාවික ගුණාත්මකභාවය පවත්වා ගනී. ටර්බයින හරහා ගමන් කරන ජලය රසායනිකව වෙනස් නොවන අතර උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම් සාමාන්යයෙන් අවම වේ. බොහෝ ජලජ ජීවීන් ජලයේ ගුණාත්මකභාවය සහ උෂ්ණත්වයේ වෙනස්වීම් වලට සංවේදී වන බැවින්, ජලජ පරිසර පද්ධතිවල සෞඛ්යය පවත්වා ගැනීම සඳහා මෙය වැදගත් වේ. ෆ්රැන්සිස් ටර්බයින සහිත ජල විදුලි බලාගාර පිහිටා ඇති ගංගාවල, මාළු, අපෘෂ්ඨවංශීන් සහ ශාක ඇතුළු විවිධ ජලජ ජීවීන් සඳහා ජල ගුණාත්මකභාවය සුදුසු වේ.
පළ කිරීමේ කාලය: 2025 පෙබරවාරි-21
