Su Türbini Koşucuları: Tipleri ve Teknik Özellikleri

Su türbinleri, akan veya düşen suyun enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren hidroelektrik sistemlerindeki temel bileşenlerdir. Bu sürecin kalbindekoşucu, su akışıyla doğrudan etkileşime giren türbinin dönen kısmı. Koşucunun tasarımı, tipi ve teknik özellikleri, türbinin verimliliğini, operasyonel basınç aralığını ve uygulama senaryolarını belirlemede kritik öneme sahiptir.

1. Su Türbini Koşucularının Sınıflandırılması

Su türbini çarkları, işledikleri su akışının türüne göre genellikle üç ana kategoriye ayrılır:

A. İmpuls Koşucuları

Darbe türbinleri, atmosfer basıncında koşucu kanatlarına çarpan yüksek hızlı su jetleriyle çalışır. Bu koşucular,yüksek kafalı, düşük akışlıUygulamalar.

• Pelton Koşucusu:

  • Yapı:Bir tekerleğin çevresine monte edilmiş kaşık biçimli kovalar.

  • Baş Aralığı: 100–1800 metre.

  • Hız: Düşük dönüş hızı; sıklıkla hız arttırıcılar gerektirir.

  • Uygulamalar: Dağlık alanlar, şebekeden bağımsız mikro hidroelektrik.

B. Tepki Koşucuları

Reaksiyon türbinleri, su basıncı koşucudan geçerken kademeli olarak değişerek çalışır. Bu koşucular su altındadır ve su basıncı altında çalışır.

• Francis Koşucusu:

  • Yapı: Radyal ve eksenel hareketli karışık akışlı.

  • Baş Aralığı: 20–300 metre.

  • Yeterlik: Yüksek, genellikle %90'ın üzerinde.

  • Uygulamalar:Orta düşülü hidroelektrik santrallerinde yaygın olarak kullanılır.

• Kaplan Koşucusu:

  • Yapı: Ayarlanabilir kanatlı eksenel akışlı kanal açıcı.

  • Baş Aralığı: 2–30 metre.

  • Özellikler:Ayarlanabilir bıçaklar, değişen yükler altında yüksek verimlilik sağlar.

  • Uygulamalar: Düşük düşülü, yüksek akışlı nehirler ve gelgit uygulamaları.

• Pervane Koşucusu:

  • Yapı: Kaplan'a benzer ancak sabit bıçaklıdır.

  • Yeterlik: Yalnızca sabit akış koşulları altında optimumdur.

  • Uygulamalar: Sabit debi ve yüksekliğe sahip küçük hidroelektrik santralleri.

C. Diğer Koşu Türleri

• Turgo Koşucusu:

  • Yapı: Su jetleri koşucuya açılı olarak çarpar.

  • Baş Aralığı: 50–250 metre.

  • Avantaj: Pelton'dan daha yüksek dönme hızı, daha basit yapı.

  • Uygulamalar: Küçük ve orta ölçekli hidroelektrik santralleri.

• Çapraz Akışlı Koşu Bandı (Banki-Michell Türbini):

  • Yapı:Su, raydan iki kez enine doğru akar.

  • Baş Aralığı: 2–100 metre.

  • Özellikler: Küçük hidroelektrik santralleri ve değişken debiler için uygundur.

  • Uygulamalar: Şebekeden bağımsız sistemler, mini hidro.

2. Koşu Ayakkabılarının Temel Teknik Özellikleri

Farklı koşucu tiplerinin optimum performans sağlaması için teknik parametrelerine dikkat edilmesi gerekir:

3. Seçim Kriterleri

Bir yolluk tipi seçerken, mühendisler şunları göz önünde bulundurmalıdır:

• Baş ve Akış:Dürtüsel mi yoksa tepkisel mi davranılacağını belirler.

• Site Koşulları: Nehir değişkenliği, sediment yükü, mevsimsel değişimler.

• Operasyonel Esneklik: Bıçak ayarı veya akış adaptasyonuna ihtiyaç var.

• Maliyet ve Bakım:Pelton veya Propeller gibi daha basit motorların bakımı daha kolaydır.

4. Gelecekteki Trendler

Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) ve 3 boyutlu metal baskı alanındaki gelişmelerle birlikte türbin çarkı tasarımı şu yönde evriliyor:

• Değişken akışlarda daha yüksek verimlilik

• Belirli saha koşulları için özelleştirilmiş koşucular

• Daha hafif ve korozyona dayanıklı bıçaklar için kompozit malzemelerin kullanımı

Çözüm

Su türbini koşucuları hidroelektrik enerji dönüşümünün temel taşıdır. Uygun koşucu tipini seçerek ve teknik parametrelerini optimize ederek, hidroelektrik santralleri yüksek verimlilik, uzun hizmet ömrü ve azaltılmış çevresel etki elde edebilir. İster küçük ölçekli kırsal elektriklendirme ister büyük şebeke bağlantılı santraller olsun, koşucu hidroelektrik santralinin tüm potansiyelini açığa çıkarmanın anahtarı olmaya devam ediyor.