Kompozit materiallar gidroenergetika sanoati uchun asbob-uskunalar qurishda keng qo'llanilmoqda. Materialning mustahkamligi va boshqa mezonlarni o'rganish, ayniqsa, kichik va mikro birliklar uchun ko'plab ilovalarni ochib beradi.
Ushbu maqola tegishli tajribaga ega bo'lgan ikki yoki undan ortiq mutaxassislar tomonidan o'tkazilgan sharhlarga muvofiq baholangan va tahrirlangan. Ushbu sharhlovchilar qo'lyozmalarning texnik aniqligi, foydaliligi va gidroenergetika sanoatidagi umumiy ahamiyati uchun baholaydilar.
Yangi materiallarning ko'tarilishi gidroenergetika sanoati uchun ajoyib imkoniyatlarni taqdim etadi. Asl suv g'ildiraklari va penstoklarda ishlatiladigan yog'och 1800-yillarning boshlarida qisman po'lat komponentlar bilan almashtirildi. Chelik yuqori charchoq yuki orqali o'z kuchini saqlab qoladi va kavitatsiya eroziyasi va korroziyaga qarshi turadi. Uning xususiyatlari yaxshi tushuniladi va butlovchi qismlarni ishlab chiqarish jarayonlari yaxshi ishlab chiqilgan. Katta birliklar uchun po'lat, ehtimol, tanlov materiali bo'lib qoladi.
Biroq, kichik (10 MVt dan past) mikro o'lchamli (100 kVt dan past) turbinalarning ko'tarilishi hisobga olinsa, kompozitlar og'irlikni tejash va ishlab chiqarish xarajatlarini va atrof-muhitga ta'sirni kamaytirish uchun ishlatilishi mumkin. Bu, ayniqsa, elektr ta'minotining doimiy o'sishiga bo'lgan ehtiyojni hisobga olgan holda dolzarbdir. Norvegiyaning qayta tiklanadigan energiya hamkorlari tomonidan 2009 yilda o'tkazilgan tadqiqotga ko'ra, 800 000 MVtga yaqin o'rnatilgan jahon gidroenergetika quvvati iqtisodiy jihatdan mumkin bo'lgan gidroenergetikaning atigi 10 foizini va texnik jihatdan mumkin bo'lgan gidroenergetikaning 6 foizini tashkil qiladi. Kompozit komponentlarning miqyosda tejamkorlikni ta'minlash qobiliyati bilan iqtisodiy jihatdan mumkin bo'lgan ko'proq texnik jihatdan mumkin bo'lgan gidroenergiyani kiritish potentsiali ortadi.
Kompozit komponentlar ishlab chiqarish
Pensttokni tejamkor va barqaror yuqori quvvat bilan ishlab chiqarish uchun eng yaxshi usul filamentli o'rashdir. Katta mandrel qatronli vannadan o'tgan tolalar bilan o'ralgan. Ichki bosim, uzunlamasına egilish va ishlov berish uchun mustahkamlikni yaratish uchun tortmalar halqa va spiral naqshlarga o'ralgan. Quyidagi natijalar bo'limida mahalliy yetkazib beruvchilarning taklifiga asoslanib, ikki o'lchamdagi penstokning har bir oyog'i narxi va og'irligi ko'rsatilgan. Iqtibos shuni ko'rsatdiki, dizayn qalinligi nisbatan past bosimli yuk emas, balki o'rnatish va ishlov berish talablari bilan belgilanadi va ikkalasi uchun u 2,28 sm.
Kirish eshiklari va qanotlari uchun ikkita ishlab chiqarish usuli ko'rib chiqildi; ho'l yotqizish va vakuumli infuzion. Nam yotqizish quruq matodan foydalanadi, u mato ustiga qatron quyib singdiriladi va qatronni matoga surish uchun rulolar yordamida amalga oshiriladi. Bu jarayon vakuum infuzioni kabi toza emas va har doim ham tola-qatron nisbati bo'yicha eng optimallashtirilgan tuzilmani ishlab chiqarmaydi, lekin vakuum infuzion jarayoniga qaraganda kamroq vaqt talab etadi. Vakuum infuzioni quruq tolani to'g'ri yo'nalishda yotqizadi va keyin quruq to'plam vakuumli qoplarga solinadi va qo'shimcha armatura biriktiriladi, bu esa vakuum qo'llanilganda qismga tortiladigan qatron ta'minotiga olib keladi. Vakuum qatronlar miqdorini optimal darajada ushlab turishga yordam beradi va uchuvchi organik moddalarning chiqarilishini kamaytiradi.
O'tkazgich qutisi silliq ichki yuzani ta'minlash uchun erkak qolipda ikkita alohida yarmida qo'l yotqizishdan foydalanadi. Keyinchalik, bu ikki yarm etarli quvvatni ta'minlash uchun ulanish nuqtasida tashqi tomondan qo'shilgan tola bilan birlashtiriladi. O'tkazish qutisidagi bosim yuki yuqori quvvatli ilg'or kompozitsiyani talab qilmaydi, shuning uchun epoksi qatroni bilan shisha tolali matoni nam yotqizish etarli bo'ladi. O'tkazish korpusining qalinligi penstock bilan bir xil dizayn parametriga asoslangan edi. 250 kVt quvvatli birlik eksenel oqim mashinasidir, shuning uchun hech qanday aylantirish qutisi yo'q.
Turbinali yuguruvchi murakkab geometriyani yuqori yuk talablari bilan birlashtiradi. Yaqinda olib borilgan ishlar shuni ko'rsatdiki, tug'ralgan prepreg SMC dan mukammal mustahkamlik va qattiqlikka ega bo'lgan yuqori mustahkam konstruktiv komponentlar ishlab chiqarilishi mumkin.5 Lamborghini Gallardo ning osma qo'li soxta kompozit deb nomlanuvchi kesilgan prepreg SMC ning ko'p qatlamlari yordamida kerakli qalinlikni hosil qilish uchun siqilgan holda ishlab chiqilgan. Xuddi shu usul Frensis va pervanel yuguruvchilar uchun ham qo'llanilishi mumkin. Frensis yuguruvchisini bitta birlik sifatida yasash mumkin emas, chunki pichoqning bir-biriga mos kelishining murakkabligi qismning qolipdan chiqarilishiga to'sqinlik qiladi. Shunday qilib, yuguruvchi pichoqlar, toj va tarmoqli alohida ishlab chiqariladi va keyin bir-biriga bog'lanadi va toj va tarmoqli tashqi tomondan murvat bilan mustahkamlanadi.
Shlangi trubkasi filamentli o'rash yordamida eng oson ishlab chiqarilgan bo'lsa-da, bu jarayon tabiiy tolalar yordamida tijoratlashtirilmagan. Shunday qilib, qo'llarni yotqizish tanlandi, chunki bu yuqori mehnat xarajatlariga qaramay, standart ishlab chiqarish usuli hisoblanadi. Mandraga o'xshash erkak qolipdan foydalanib, yotqizish qolipni gorizontal ravishda to'ldirish va keyin bir tomondan sarkmaning oldini olish uchun vertikal ravishda burish mumkin. Kompozit qismlarning og'irligi tayyor qismdagi qatronlar miqdoriga qarab biroz o'zgaradi. Bu raqamlar 50% tolaning og'irligiga asoslangan.
Po'lat va kompozit 2 MVt turbinaning umumiy og'irligi mos ravishda 9 888 kg va 7 016 kg ni tashkil qiladi. 250 kVt quvvatga ega po'lat va kompozit turbinalar mos ravishda 3,734 kg va 1,927 kg. Umumiy hisobda har bir turbina uchun 20 ta eshik eshiklari va turbinaning boshiga teng bo'lgan penstok uzunligi nazarda tutiladi. Ehtimol, penstok uzunroq bo'lishi va armatura talab qilishi mumkin, ammo bu raqam jihozning og'irligi va unga bog'liq bo'lgan tashqi qurilmalarning asosiy taxminini beradi. Jeneratör, murvat va eshikni ishga tushirish moslamalari kiritilmagan va kompozit va po'lat bloklar o'rtasida o'xshash deb hisoblanadi. Shuni ham ta'kidlash joizki, FEAda ko'rilgan stress kontsentratsiyasini hisobga olish uchun zarur bo'lgan yuguruvchini qayta loyihalash kompozit birliklarga og'irlik qo'shadi, ammo stress kontsentratsiyasi bilan nuqtalarni mustahkamlash uchun miqdor 5 kg ga minimal deb hisoblanadi.
Berilgan og'irliklar bilan 2 MVt quvvatga ega kompozit turbinani va uning penstokini tez V-22 Osprey ko'tarishi mumkin edi, po'lat mashina esa sekinroq, kamroq manevrli Chinook egizak rotorli vertolyotni talab qiladi. Bundan tashqari, 2 MVt quvvatga ega kompozit turbinalar va penstoklar F-250 4×4 tomonidan tortilishi mumkin edi, po'latdan esa kattaroq yuk mashinasini talab qiladi, agar o'rnatish uzoqda bo'lsa, o'rmon yo'llarida manevr qilish qiyin bo'ladi.
Xulosa
Kompozit materiallardan turbinalar qurish mumkin va an'anaviy po'lat komponentlarga nisbatan og'irlik 50% dan 70% gacha kamaygan. Kamaytirilgan og'irlik kompozit turbinalarni uzoq joylarda o'rnatishga imkon beradi. Bundan tashqari, ushbu kompozit tuzilmalarni yig'ish payvandlash uskunalarini talab qilmaydi. Komponentlar, shuningdek, bir-biriga bog'lab qo'yish uchun kamroq qismlarni talab qiladi, chunki har bir qism bir yoki ikkita qismdan iborat bo'lishi mumkin. Ushbu tadqiqotda modellashtirilgan kichik ishlab chiqarishda qoliplar va boshqa asboblar narxi komponentlar narxida ustunlik qiladi.
Bu erda ko'rsatilgan kichik yugurishlar ushbu materiallar bo'yicha keyingi tadqiqotlarni boshlash qanchaga tushishini ko'rsatadi. Ushbu tadqiqot o'rnatishdan so'ng komponentlarning kavitatsiya eroziyasi va UV himoyasini ko'rib chiqishi mumkin. Kavitatsiyani kamaytirish yoki turbinaning kavitatsiyaning paydo bo'lishiga to'sqinlik qiladigan oqim va bosh rejimlarida ishlashini ta'minlash uchun elastomer yoki seramika qoplamalaridan foydalanish mumkin bo'lishi mumkin. Agregatlar po'lat turbinalarga o'xshash ishonchlilikka ega bo'lishini ta'minlash uchun ushbu va boshqa muammolarni sinab ko'rish va hal qilish muhim bo'ladi, ayniqsa ular texnik xizmat ko'rsatish kam bo'ladigan joylarda o'rnatilishi kerak.
Ushbu kichik ishlab chiqarishlarda ham, ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan ishchi kuchining kamayishi tufayli ba'zi kompozit komponentlar iqtisodiy jihatdan samarali bo'lishi mumkin. Misol uchun, 2 MVt quvvatga ega Frensis bloki uchun aylanma quti po'latdan payvandlash uchun 80 000 dollarga tushadi, kompozit ishlab chiqarish uchun 25 000 dollar. Biroq, turbinali yuguruvchilarning muvaffaqiyatli dizaynini nazarda tutadigan bo'lsak, kompozit yugurish moslamalarini shakllantirish narxi ekvivalent po'lat komponentlardan ko'proqdir. 2 MVt quvvatga ega yuguruvchini po'latdan ishlab chiqarish taxminan 23 000 dollarga tushadi, kompozitdan esa 27 000 dollar. Xarajatlar mashinaga qarab farq qilishi mumkin. Va agar qoliplarni qayta ishlatish mumkin bo'lsa, yuqori ishlab chiqarishda kompozit komponentlar narxi sezilarli darajada pasayadi.
Tadqiqotchilar allaqachon kompozit materiallardan turbinalar qurishni o'rganishgan.8 Biroq, bu tadqiqot kavitatsiya eroziyasi va qurilishning texnik-iqtisodiy imkoniyatlarini ko'rib chiqmagan. Kompozit turbinalar uchun keyingi qadam ishlab chiqarishning fizibilitesi va tejamkorligini isbotlashga imkon beradigan miqyosli modelni loyihalash va qurishdir. Keyinchalik bu birlik samaradorlik va qo'llanilishini, shuningdek, ortiqcha kavitatsiya eroziyasini oldini olish usullarini aniqlash uchun sinovdan o'tkazilishi mumkin.
Yuborilgan vaqt: 2022-yil 15-fevral
