بخشی از مقاله
چکیده
هسته مرکزی توربین آبی - رانر - از قطعات استراتژیک در صنایع برق آبی می باشد. در تحقیقات کاربردی انجام شده ابتدا با ا ستفاده از مهند سی معکوس منحنی های هند سی اجزاء رانر تو سط انالایزر دیجیتال CMM اندازه گیری شد و سپس با ا ستفاده از نرم افزار های مهند سی مدل سه بعدی تهیه شد که در شبیه سازی و بررسی هندسه هیدرولیک سیال استفاده گردید و نیروهای مکانیکی وارده بر اجزاء توربین مورد ارزیابی قرارگرفت ، سپس با تغییر در م شخ صه های اجزاء تغییرات در راندمان توربین محا سبه و ح سا سیت سی ستم برای هریک از این اجزاء محا سبه گردید و سپس طراحی و تکنولوژی ریخته گری اجزاء انجام گرفت و برای ح صول اطمینان از صحت محا سبات تولید مجازی تو سط شبیه سازی صورت پذیرفت پس از ریخته گری قطعات از جنس فولاد زنگنزن مارتنزیتی توربین تولید شده بالانس جرمی شد و تحویل واحد مصرف کننده گردید.
کلمات کلیدی : توربین فرانسیس ، رانر ، شرایط جریان ، شبیه سازی کامپیوتری، فولاد زنگنزن
-1 مقدمه
باتوجه به عوارض طبیعی وجغرافیایی کشور ایجاد سدهای آبی به منظور تولید انرژی پاک الکتریکی و ارزان موجب رشد وشکوفایی کشور درزمینه های صنعتی واقتصادی وجلوگیری از هدر رفتی مقادیر هنگفتی از منابع آبی وکنترل آب های سطحی وکاهش خسارات ناشی از سیل وفرسایش زمین می گردد. این مهم دربرنامه های توسعه کشور مورد توجه بوده وطی چند سال اخیر شاهد ساخت چندین سد و نیروگاه آبی درکشور بوده ایم لیکن در اجرای این نیروگاه ها توربین های آبی ازمنابع خارجی خریداری شده و انتقال تکنولوژی طراحی و ساخت اجزاء بجزء در موارد نصب و مونتاژ انجام نشده است ، استف اده از توربین های هیدرولیکی به منظور تولید انرژی از سالهای دور مورد استفاده بشر بوده است این نوع توربو ماشینها انرژی پتانسیل ذخیره شده در آب پشت سد را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و سپس در ژنراتور ، انرژی الکتریکی تولید می گردد ، لذا لزوم تدوین دانش فنی طراحی وساخت توربین های آبی که در اختیار تعداد محدودی شرکت های خارجی می باشد درداخل ک شور اح ساس گردید از طرفی بهبود طراحی و افزایش راندمان توربین با تغییر در شکل پره ها و افزایش عملکرد و طول عمر با تغییر در جنس هسته مرکزی توربین - رانر - موجب کاهش توقفات و تعمیرات و افزایش ظرفیت توربین می گردد.
-2روش تحقیق
تهیه نقشه مکانیکی : با توجه به انتخاب رانر نیروگاه سد دز بعنوان قطعه مناسب جهت نمونه سازی وعدم نقشه های ساخت قطعه فوق الذکر از روش های متداول مترولوژی جهت تهیه نقشه مکانیکی استفاده گردید - شکل . - 1 سپس به منظور تهیه نق شه پره و موقعیت ا ستقرار پره برروی تاج ورینگ پائینی از روش نمونه برداری تو سط مدل نگاتیو کامپوزیتی ا ستفاده گردید .در مرحله بعد مدل پوزیتو پره همراه با قسمت هایی از تاج ورینگ پائینی درون مدل نگاتیو از کامپوزیت شکل گرفت - شکل - 2 به منظور تهیه نقشه دقیق از مدل به دست آمده توسط دستگاه دیجیتال انالایزر CMM نقشه برداری شد. دستگاه دیجیتال CMM از نوع پروب تماسی بوده که توان اسکن احجامی با ابعاد8 متر طول ، 2 متر عرض و2/5 متر ارتفاع می با شد. داده های به د ست آمده از عملیات CMM تو سط نرم افزار پی شرفته مهند سی ابتدا به مدل سیمی - - Wireframe وسپس به مدل توپر - Solid - تبدیل گردید .ونهایتاً نقشه سه بعدی رانر و اجزاء مختلف آن با دقت بسیار بالا تهیه گردید.
بررسی وتعیین شرایط جریان در ابتدا وانتهای پره متحرک با استفاده از هندسه هیدرولیک سیالات که موضوعات ذیل
مطالعه گردید ؛
شکل گذرگاه رانر
اندازه گذرگاه رانر
تعیین شرایط در ورودی وخروجی پره های متحرک
تعیین سرعت نصف النهاری
تعیین مولفه مماسی سرعت در لبه خروجی
تعیین زاویه لبه خروجی پره متحرک
تعیین زاویه لبه ورودی پره
شبیه سازی حرکت سیال در رانر: بر روی رانر مذکور عملیات شبیه سازی صورت پذیرفت که اهداف آن برر سی میزان انحرافهای بلیدها بر روی راندمان رانر بود که نتایج آن به طور خلاصه عبارت است از : - لازم به ذکر است که این شبیه سازی در نرم افزارهای Cambit , Fluent انجام گرفته - - شکلهای 5 و4و - 3
-1 تغییرات بر روی جوشها نمایانگر این مطلب می باشد که اگر تلرانسهای جوشکاری سطوح از 10 الی 20 میلیمتر تغییر کند بازده در حدود 0/51 درصد تغییر می کند که مقدار ناچیزی است .
-2 تغییرات بر روی شعاع درز جو شها : این تغییرات نیز از 10 الی30 میلیمتر تغییر داده شده که بازده از 95/956 تا 96/097 درصد تغییر کرده اند که بسیار ناچیز می باشد.
-3 تغییرات هندسی بر روی لبه های ورودی پره ها : با ایجاد اعمال تغییر از صفر الی 20 میلیمتر بازده از 95/956 بر 95/990 درصد تغییر پیدا میکند که ناچیز می باشد .
-4 تغییرات هندسی بر روی سطوح پره ها : با ایجاد اعمال صفر الی 20 میلیمتر تغییر بر روی سطوح پره ها راندمان از 95/956 به 93/450 تغییر پیدا میکند .
-5 تغییرات بر روی اعوجاج پره ها :که در این حالت نیز با در نظر گرفتن عمق عیوب تا 20 میلیمتر مشاهده گردید که راندمان از 95/930 الی 95/992 درصد تغییر کرده که ناچیز می باشد .
-6 تغییر شکل پره ها از نوع S به نوع X تا 2 درصد راندمان توربین را افزایش می دهد. - شکل - 6 با توجه به موارد ذکر شده م شخص ا ست که آیتم شماره 4 سطوح پره ها از اهمیت خا صی برخودار بوده و تغییرات بر روی سطوح این بلید ها راندمان اثر محسوسی خواهد گذاشت.
