Маводҳои композитӣ дар сохтани таҷҳизот барои саноати нерӯгоҳҳои барқи обӣ мавқеи намоёнро ишғол мекунанд. Таҳқиқоти мустаҳкамии мавод ва дигар меъёрҳо истифодаи зиёди онҳоро, бахусус барои агрегатҳои хурд ва хурд, нишон медиҳад.
Ин мақола мувофиқи баррасиҳои ду ё зиёда мутахассисоне, ки таҷрибаи дахлдор доранд, арзёбӣ ва таҳрир шудааст. Ин баррасикунандагони ҳамсол дастнависҳоро аз рӯи дақиқии техникӣ, муфидӣ ва аҳамияти умумӣ дар соҳаи гидроэнергетика арзёбӣ мекунанд.
Рушди маводҳои нав барои саноати гидроэнергетика имкониятҳои ҷолиб фароҳам меорад. Чӯбе, ки дар чархҳои обӣ ва қаламҳои аслӣ истифода мешуд, дар аввали солҳои 1800 қисман бо ҷузъҳои пӯлод иваз карда шуд. Пӯлод мустаҳкамии худро тавассути боркунии баланди хастагӣ нигоҳ медорад ва ба эрозияи кавитатсия ва зангзанӣ муқовимат мекунад. Хусусиятҳои он хуб фаҳмида шудаанд ва равандҳои истеҳсоли ҷузъҳо хуб таҳия шудаанд. Барои агрегатҳои калон, пӯлод эҳтимолан маводи интихобшуда боқӣ хоҳад монд.
Аммо, бо назардошти афзоиши турбинаҳои хурд (камтар аз 10 МВт) ба хурдандоза (камтар аз 100 кВт), аз маводҳои композитӣ метавон барои кам кардани вазн ва кам кардани арзиши истеҳсолот ва таъсири экологӣ истифода бурд. Ин махсусан бо назардошти ниёзҳои доимии афзоиши таъминоти нерӯи барқ муҳим аст. Иқтидори насбшудаи гидроэнергетикии ҷаҳонӣ, ки тақрибан 800,000 МВт мувофиқи таҳқиқоти соли 2009 аз ҷониби Шарикони барқароршавандаи энергияи Норвегия мебошад, танҳо 10% аз нерӯгоҳҳои барқи аз ҷиҳати иқтисодӣ имконпазир ва 6% аз нерӯгоҳҳои барқи аз ҷиҳати техникӣ имконпазирро ташкил медиҳад. Имконияти ворид кардани бештари нерӯгоҳҳои барқи аз ҷиҳати техникӣ имконпазир ба соҳаи нерӯгоҳҳои барқи аз ҷиҳати иқтисодӣ имконпазир бо қобилияти ҷузъҳои композитӣ барои таъмини сарфаи миқёс афзоиш меёбад.
Истеҳсоли ҷузъҳои композитӣ
Барои истеҳсоли қаламфури чӯбӣ бо сарфаи хароҷот ва бо қувваи баланди устувор, беҳтарин усул печонидани нахӣ мебошад. Як мандрел калон бо ресмонҳои нахӣ печонида шудааст, ки аз ваннаи қатронӣ гузаронида шудаанд. Ресмонҳо бо нақшҳои ҳалқа ва спиралӣ печонида шудаанд, то барои фишори дохилӣ, хамшавии тӯлонӣ ва коркард мустаҳкамӣ эҷод кунанд. Дар бахши натиҷаҳо дар зер арзиш ва вазни як фут барои ду андозаи қаламфури чӯбӣ, ки бар асоси нархномаи таъминкунандагони маҳаллӣ пешниҳод шудаанд, нишон дода шудааст. Дар нархнома нишон дода шудааст, ки ғафсии тарҳрезӣ аз талаботи насб ва коркард вобаста аст, на аз фишори нисбатан паст ва барои ҳарду он 2,28 см буд.
Ду усули истеҳсолӣ барои дарвозаҳои викет ва винтҳои истода баррасӣ шуданд: ҷойгиркунии тар ва инфузияи вакуумӣ. Ҷойгиркунии тар аз матои хушк истифода мебарад, ки бо рехтани қатрон ба матоъ ва истифодаи ғалтакҳо барои тела додани қатрон ба матоъ тар карда мешавад. Ин раванд мисли инфузияи вакуумӣ тоза нест ва на ҳамеша сохтори оптималии аз ҷиҳати таносуби нах ба қатронро ба вуҷуд меорад, аммо он нисбат ба раванди инфузияи вакуумӣ вақти камтарро мегирад. Инфузияи вакуумӣ нахи хушкро дар самтҳои дуруст ҷойгир мекунад ва сипас қабати хушк ба халтаҳои вакуумӣ гузошта мешавад ва арматураҳои иловагӣ васл карда мешаванд, ки ба манбаи қатрон оварда мерасонанд, ки ҳангоми татбиқи вакуум ба қисм ҷалб карда мешавад. Вакуум ба нигоҳ доштани миқдори қатрон дар сатҳи оптималӣ мусоидат мекунад ва ихроҷи моддаҳои органикии идоранашавандаро кам мекунад.
Барои таъмини сатҳи ҳамвори ботинӣ, қуттии ғелонда аз ду нимҷуфти алоҳида дар қолаби мардона истифода бурда мешавад. Сипас, ин ду нимҷуфт бо нахи иловагӣ ба берун дар нуқтаи пайвастшавӣ пайваст карда мешаванд, то мустаҳкамии кофӣ таъмин карда шавад. Бори фишор дар қуттии ғелонда ба композити пешрафтаи баландқувват ниёз надорад, аз ин рӯ, ғелондакунии тар аз матои шишагин бо қатрони эпоксидӣ кофӣ хоҳад буд. Ғафсии қуттии ғелонда ба ҳамон параметри тарроҳӣ, ки қаламфур аст, асос ёфтааст. Агрегати 250 кВт як мошини ҷараёни меҳварӣ аст, аз ин рӯ қуттии ғелонда вуҷуд надорад.
Дастаки турбина геометрияи мураккабро бо талаботи баланди бор муттаҳид мекунад. Корҳои ахир нишон доданд, ки ҷузъҳои сохтории баландқувватро аз SMC-и пешакӣ резашуда бо қувват ва сахтии аъло истеҳсол кардан мумкин аст.5 Дастаки овезонкунандаи Lamborghini Gallardo бо истифода аз қабатҳои сершумори SMC-и пешакӣ резашуда, ки бо номи композити қалбакӣ маъруф аст, тарҳрезӣ шудааст, ки барои ба даст овардани ғафсии зарурӣ бо фишурда қолаб карда шудааст. Ҳамин усулро ба дастакҳои Francis ва винтҳо низ татбиқ кардан мумкин аст. Дастаки Francis-ро наметавон ҳамчун як воҳид сохт, зеро мураккабии ҳампӯшии теғ монеъи ҷудо шудани қисм аз қолаб мегардад. Ҳамин тариқ, теғҳои дастак, тоҷ ва тасма алоҳида истеҳсол карда мешаванд ва сипас бо ҳам пайваст карда мешаванд ва бо болтҳо тавассути беруни тоҷ ва тасма мустаҳкам карда мешаванд.
Гарчанде ки найчаи кашидашаванда бо истифода аз печондани нахҳо ба осонӣ истеҳсол карда мешавад, ин раванд бо истифода аз нахҳои табиӣ тиҷоратӣ нашудааст. Аз ин рӯ, гузоштани дастӣ интихоб карда шуд, зеро ин усули стандартии истеҳсолот аст, сарфи назар аз хароҷоти баланди меҳнат. Бо истифода аз қолаби мардона, ки ба мандрел монанд аст, гузоштанро метавон бо қолаби уфуқӣ ва сипас амудӣ барои хушк шудан анҷом дод, ки аз хам шудани як тараф пешгирӣ мекунад. Вазни қисмҳои таркибӣ вобаста ба миқдори қатрон дар қисми тайёр каме фарқ мекунад. Ин рақамҳо ба 50% вазни нах асос ёфтаанд.
Вазни умумии турбинаи пӯлодӣ ва композитии 2-МВт мутаносибан 9,888 кг ва 7,016 кг мебошад. Турбинаҳои пӯлодӣ ва композитии 250 кВт мутаносибан 3,734 кг ва 1,927 кг мебошанд. Ҷамъ 20 дарвозаи виккетӣ барои ҳар як турбина ва дарозии қаламфури сӯзишворӣ ба сари турбина баробар аст. Эҳтимол дорад, ки қаламфури сӯзишворӣ дарозтар бошад ва ба арматура ниёз дошта бошад, аммо ин рақам тахмини асосии вазни агрегат ва дастгоҳҳои марбутаро медиҳад. Генератор, болтҳо ва сахтафзори фаъолкунандаи дарвоза дохил карда нашудаанд ва тахмин мезананд, ки байни агрегатҳои композитӣ ва пӯлодӣ монанданд. Инчунин қайд кардан зарур аст, ки тарҳрезии аз нав тарҳрезии даванда, ки барои ба назар гирифтани консентратсияи шиддат дар FEA зарур аст, ба агрегатҳои композитӣ вазн илова мекунад, аммо миқдор ҳадди ақалл, тақрибан 5 кг барои мустаҳкам кардани нуқтаҳо бо консентратсияи шиддат, тахмин карда мешавад.
Бо вазнҳои додашуда, турбинаи композитии 2-МВт ва ступи онро метавон бо V-22 Osprey босуръат бардорид, дар ҳоле ки мошини пӯлодӣ ба чархболи дугонаи ротории сусттар ва камтар маневршавандаи Chinook ниёз дорад. Ғайр аз ин, турбинаи композитии 2-МВт ва ступи онро метавон бо F-250 4×4 кашола кард, дар ҳоле ки агрегати пӯлодӣ ба мошини боркаши калонтар ниёз дорад, ки агар насб дурдаст бошад, дар роҳҳои ҷангал идора карданаш душвор хоҳад буд.
Хулосаҳо
Сохтани турбинаҳо аз маводҳои композитӣ имконпазир аст ва дар муқоиса бо ҷузъҳои пӯлоди анъанавӣ коҳиши вазн аз 50% то 70% мушоҳида шудааст. Кам кардани вазн метавонад имкон диҳад, ки турбинаҳои композитӣ дар ҷойҳои дурдаст насб карда шаванд. Илова бар ин, васл кардани ин сохторҳои композитӣ таҷҳизоти кафшерро талаб намекунад. Ҷузъҳо инчунин қисмҳои камтарро барои пайваст кардани болтҳо талаб мекунанд, зеро ҳар як қисмро метавон дар як ё ду қисм сохт. Дар истеҳсолоти хурди дар ин таҳқиқот моделшуда, арзиши қолабҳо ва дигар асбобҳо аз арзиши ҷузъҳо бартарӣ дорад.
Ҳаҷмҳои хурди дар ин ҷо нишондодашуда нишон медиҳанд, ки оғози таҳқиқоти минбаъда дар бораи ин маводҳо чӣ қадар арзиш дорад. Ин таҳқиқот метавонад эрозияи кавитатсионӣ ва муҳофизати ҷузъҳоро пас аз насб баррасӣ кунад. Барои кам кардани кавитасия ё таъмини кор кардани турбина дар реҷаҳои ҷараён ва сар, ки аз пайдоиши кавитасия пешгирӣ мекунанд, истифодаи рӯйпӯшҳои эластомерӣ ё керамикӣ имконпазир аст. Санҷидан ва ҳалли ин ва дигар масъалаҳо муҳим хоҳад буд, то боварӣ ҳосил шавад, ки агрегатҳо метавонанд эътимоднокии монандро ба турбинаҳои пӯлодӣ ба даст оранд, хусусан агар онҳо дар ҷойҳое насб карда шаванд, ки нигоҳдорӣ кам анҷом дода мешавад.
Ҳатто дар ин масирҳои хурд, баъзе ҷузъҳои таркибӣ метавонанд аз ҷиҳати хароҷот самаранок бошанд, зеро меҳнати зарурӣ барои истеҳсол кам мешавад. Масалан, кафшер кардани қуттии ғилдиракдор барои агрегати 2-МВт Фрэнсис аз пӯлод 80,000 долларро ташкил медиҳад, дар муқоиса бо истеҳсоли композитӣ 25,000 доллар. Аммо, бо назардошти тарҳрезии муваффақонаи гардишҳои турбина, арзиши қолабгирии гардишҳои таркибӣ аз ҷузъҳои пӯлоди муодили он зиёдтар аст. Истеҳсоли гардишкунандаи 2-МВт тақрибан 23,000 долларро ташкил медиҳад, дар муқоиса бо 27,000 доллар аз композитӣ. Арзишҳо метавонанд вобаста ба мошин фарқ кунанд. Ва агар қолабҳо дубора истифода шаванд, арзиши ҷузъҳои таркибӣ дар масирҳои баланди истеҳсолӣ ба таври назаррас коҳиш меёбад.
Муҳаққиқон аллакай сохтани роутерҳои турбинаро аз маводҳои композитӣ таҳқиқ кардаанд.8 Аммо, ин таҳқиқот эрозияи кавитатсия ва имконпазирии сохтмонро баррасӣ накардааст. Қадами навбатӣ барои турбинаҳои композитӣ тарҳрезӣ ва сохтани модели миқёсӣ мебошад, ки имкон медиҳад, ки имконпазирӣ ва сарфаи истеҳсолот исбот карда шавад. Сипас, ин дастгоҳро барои муайян кардани самаранокӣ ва татбиқ, инчунин усулҳои пешгирии эрозияи аз ҳад зиёди кавитатсия санҷидан мумкин аст.
Вақти нашр: 15 феврали соли 2022
