Hidrolik Santrallerde Kavitasyon Olayının Neden Olduğu Arızalar ve Çözüm Yöntemleri
Faults Caused by Cavitation in Hydraulic Power Plants and Solution Methods
Yazar: Özdemir, Osman; Kahraman, Gökhan
Dergi: International Journal of Pure and Applied Sciences, Vol. 6 No. 2, 2020
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; hidroelektrik santral,kavitasyon,yenilenebilir enerji ; Hidroelektrik santraller,kavitasyon,yenilenebilir enerji

Hidrolik enerji, Dünya’ daki en zengin ve en kullanışlı yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir. Bu nedenle enerjinin sürekli üretilebilmesi için hidrolik türbinler faydalı ömürlerini kısaltan ve yorgunluk hasarlarına neden olan başlatma ve durdurma gibi birden fazla geçici durumlara karşı optimum değerlerde en iyi verimlilik düzeyinde çalıştırılmalıdır. Optimal tasarım dışı kısmi yüklerde çalışan Francis türbinlerde akış düzensizliklerinden dolayı basınç değişimleri meydana gelir. Bu basınç değişimleri hidrolik, mekanik veya yapısal bir bileşenin doğal frekansı ile çakışması durumunda rezonans nedeniyle yüksek titreşimler oluşturarak türbinin dengesiz (balanslı) çalışmasına sebep olmaktadır. Bu çalışmada, Francis türbinin yüksek titreşimleri, türbin ayar kanadına montaj edilen kavitasyon sensörü aracılığıyla sürekli (online) titreşim izleme sistemi yardımıyla izlenerek dengesizlik durumunda çalışmasının kavitasyon titreşim etkileri ile dengesizlik giderildikten sonraki durumda kavitasyon titreşim etkileri incelenmiştir. Hidrolik türbinlerin farklı işletme şartlarında kavitasyon olayının sebep olduğu titreşim grafiksel olarak gösterilmiştir. Makalenin son kısmında verilen grafikte yatak arızası giderildikten sonra titreşim büyüklüğünün 2 mm s-1’den 0,5 mm s-1’ye düşürüldüğü görülmektedir. Bu durum hidrolik türbinlerin güvenli kavitasyon bölgesinde çalıştırılarak yüksek titreşim seviyelerinden kaçınmak için önemli bir sonuç oluşturmaktadır.

Hydraulic energy is one of the richest and most useful renewable energy sources in the world. For this reason, hydraulic turbines must be operated at optimum efficiency levels against multiple transient situations such as starting and stopping that shorten their useful life and cause fatigue damages in order to generate energy continuously. Pressure variations occur due to flow irregularities in Francis turbines operating at non-optimal partial loads. If the sepressure variations coincide with the natural frequency of a hydraulic, mechanical or structural component, they create high vibrations due to resonance, causing the turbine to operate in an unbalanced (balanced) manner. In this study, the high vibrations of the Francis turbine were monitored with the help of a continuous (online) vibration monitoring system via the cavitation sensor mounted on the turbine adjustment blade and the cavitation vibration effects of the operation in the case of unbalance and the cavitation vibration effect after the imbalance was eliminated. Vibration caused by the cavitation phenomenon in different operating conditions of hydraulic turbines has been shown graphically. In the the graphic given in the last part of the article, it is seen that vibration magnitude is reduced from 2 mm s-1 to 0.5 mm s-1 after the bearing failure is eliminated. This is an important consequence for the hydraulic turbines to be operated in the safe cavitation zone to avoid high vibration levels.