Özgül hız değerine bağlı olarak Francis tipi türbin çarkı tasarımı ve performansın analizi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Buğra YILMAZ
Danışman: Adnan Sözen
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:
Kızılırmak Nehri üzerine kurulmuş olan Hirfanlı Hidroelektrik Santrali, Kırşehir ili, Kaman ilçesi, Hirfanlı köyü yakınlarında olup Ankara’ya yaklaşık 150 km mesafede bulunmaktadır. Hirfanlı Hidroelektrik Santrali 1960 yılında işletmeye açılmış olup günümüze kadar rutin bakım işlemleri dışında herhangi bir büyük ölçekli yenileme çalışmasına tabi tutulmamıştır. Santralde her biri 32 MW gücünde 4 adet Francis tipi türbin çarkı bulunmaktadır. Üretici bilgilerine göre santralin devreye alındığı 1960 yılında %92 olan türbin en yüksek hidrolik verimi 2020 yılında gerçekleştirilen verim ölçümünde %87,9 olarak ölçülmüştür. Türbin çarkları yıllar içerisinde kavitasyon aşınması sebebiyle performans kaybına uğramış olup bunun yanı sıra titreşim ve gürültü sorunları ile karşı karşıya kalınmıştır. Türbin çarklarında meydana gelen bu tip sorunların üretime ara verilerek bakım işlemleriyle giderilmeye çalışılmasıyla santralin emre amadeliği aksamakta aynı zamanda bu durum gelir kaybına sebep olmaktadır. Bu sebeplerle türbin çarklarının yeniden tasarlanıp üretilmesi ve montajının tamamlanması ihtiyacı doğmuştur. Bu çalışmada, Hirfanlı Hidroelektrik Santrali’nde kullanılmak üzere kavitasyona uğramadan yüksek verimle çalışacak Francis tipi türbin çarkının hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi ile tasarımı ve model testi üzerinde çalışılmıştır. Çalışmalar sırasında santralde bulunan türbin çarklarının özgül hız, debi, düşü vb. karakteristik değerleri göz önüne alınarak yeni tasarlanan türbin çarkının performansı ve model test sonuçları incelenmiştir. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi ile %94,95 olarak bulunan türbinin en yüksek hidrolik verimi model test ile de doğrulanmıştır.
Anahtar Kelimeler : Hidrolik türbin tasarımı, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Francis tipi türbin çarkı tasarımı