Francis tipi su türbini çarkının tersine mühendislik ile tasarımı için bir yöntem geliştirilmesi ve uygulaması

Francis tipi su türbinlerine ait çark kanatlarının yapısı oldukça karmaşıktır. Üç boyutlu profilleri ile gelen akışı yönlendirirler. Bu çalışmada, türbinlerin yeniden tasarımı için bir tersine mühendislik yöntemi geliştirilmiştir. Geleneksel tersine mühendislik yöntemi, hidrolik türbin temel çalışma prensipleri ve akışkanlar mekaniği temelleri ile birleştirilerek iki farklı kullanımda olan santralin türbin çarkına (iki farklı özgül hızı olan) uygulanmıştır. Yöntem, öncelikle bir santrale uygulanarak doğrulanmış, ardından diğer santralin türbin çarkının yeniden tasarımında kullanılmıştır. İkinci santralin türbin çarkının çalışmasındaki sorunların sebepleri yeni geliştirilen yöntem ile araştırılmış ve çarkın rehabilitasyonu gerçekleştirilmiştir. Kapasitesinin %70’i verimle çalışan çark, tam kapasite çalışır hale gelmiştir.

Development and implementation of a methodology for reverse engineering design of Francis turbine runners

Francis type hydraulic turbine runners have complex blade shapes. Runner blades have three dimensional profiles that direct the incoming flow. In this study, a reverse engineering methodology is developed for the redesign of turbines. Traditional reverse engineering steps are combined with the basics and flow dynamics of hydraulic turbines and applied to two different turbine runners (which have different specific speeds) of two different hydroelectric power plants in operation. The methodology is first verified by application on the first runner and utilized for the redesign of the runner of another power plant. The reasons for the reduced performance of the second runner are examined with the help of the new inverse engineering design methodology and a rehabilitation study is performed. Thus, the runner which only provides 70% of its installed capacity, is redesigned and can now utilize its full capacity.

___

  • Drtina P, Sallaberger M. “Hydraulic turbines-basic principles and state-of-the art computational fluid dynamics applications”. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 213(1), 85-102, 1999.
  • Krivchenko GI. Hydraulic Machines: Turbines and Pumps.,1st ed. Moscow, Russia, Mir Publishers, 1986.
  • Alexander KV, Giddens EP, Fuller AM. “Axial-flow turbines for low head microhydro systems”. Renewable Energy, 34(1), 35-47, 2009.
  • Varady T, Martin R R, Coxt J. “Reverse engineering of geometric models-an introduction”. Computer Aided Design, 29(4), 255-268, 1997.
  • Raja V, Fernandes KJ. Reverse Engineering: An Industrial Perspective. 1st ed., London, UK, Springer, 2007.
  • Motavalli S. “Review of reverse engineering approaches”. Computers & Industrial Engineering, 35(1-2), 25-28, 1998.
  • Peng Q, Loftus M. A. “New approach to reverse engineering based on vision information”. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 38(8), 881-899, 1998.
  • Lee KH, Park HP. “Automated inspection planning of free-form shape parts by laser scanning”. Robotics and Computer Integrated Manufacturing, 16(4), 201-210, 2000.
  • Farin, G. Curves and Surfaces for Computer-Aided Geometric Design, a Practical Guide. 4th ed., San Diego, CA, USA, Academic Press, 1997.
  • Lin YP. Wang CT. Dai KR. “Reverse engineering in CAD model reconstruction of customized artificial joint”. Medical & Physics. 27(2), 189-193, 2005.
  • Garcia R, Boulanger P, Barbosa PJ, Betancur MJ, Quintero AB, Castaneda LF, Betancur GGR. “Application of the reverse engineer in the modelling of a francis turbine in a hydroelectric minipower station”. 23rd ISPE International Conference on CAD/CAM Robotics and Factories of the Future, Bogota, Colombia, 16-18 August 2007.
  • ANSYS. Bladegen User Manuel, v 15.0, Pennsylvania, USA, 2015.
  • Dassault Systemes. SolidWorks User Manual. 2014 ed., Massachusets, USA, 2014.
  • Arfken G. Conformal Mapping in Mathematical Methods for Physicists. 3rd ed., Orlando, FL, Academic Press, 1985.
  • Ayli E, Kaplan A, Cetinturk H, Kavurmaci B, Demirel G, Celebioglu K, Aradag S. “CFD analysis of 3D flow for 1.4 MW francis turbine and model turbine manufacturing”. ASME 2015 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, Boston MA, USA, 2-5 August 2015.
  • ANSYS. CFX User Manuel, v 15.0, Pennsylvania, USA 2015.
Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-7009
  • Başlangıç: 1995
  • Yayıncı: PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Polipropilen malzemeden üretilmiş plastik parçada federlerin deformasyon üzerindeki etkilerinin araştırılması

Abdülmecit GÜLDAŞ, Mehmet ALTUĞ, Farnoud KHAKZAD

Gelişigüzel doğal lif takviyeli kompozitlerin elastiklik modülü tahmin yöntemleri: Sonlu elemanlar analizi ve analitik modeller

Mehmet Safa BODUR, Mustafa BAKKAL

Atık hayvansal yağ kökenli biyomotorin yakıtların ortak-hat direkt püskürtmeli bir diesel motorda kullanımının incelenmesi: Performans ve yanma karakteristikleri

Hüseyin ŞANLI

Francis tipi su türbini çarkının tersine mühendislik ile tasarımı için bir yöntem geliştirilmesi ve uygulaması

Kutay ÇELEBİOĞLU, Alper KAPLAN

Taguchi yöntemi ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak tasarlanan levhalı ısı değiştiricilerin performanslarının karşılaştırılması

Murat ÜNVERDİ, Hasan KÜÇÜK

Parabolik güneş kolektörlü organik rankine çevriminin enerji ve ekserji analizi

Serpil ÇELİK, Ahmet KABUL

Dinamik test metodu ile bir güneş kollektörünün ısıl performansının belirlenmesi

Ahmet YILANCI, Öner ATALAY, Günnur KOÇAR, Ahmet ERYAŞAR

Ankastre ev tipi fırınlarda fırın kapağının enerji tüketimi ve enerji seviyesine etkisinin deneysel olarak incelenmesi

Özge ALTUN, Şule YILDIZ, Tuba ANIK

Toplu taşıma çizgesi: Etkin seyahat planlaması için toplu taşıma ağının çizge teorisi tabanlı bir modeli

Faruk SERİN, Süleyman METE

Hidroelektrik santralların en kritik elektriksel ekipman gruplarının bakım stratejilerinin optimizasyonu için matematiksel bir model önerisi

Evrencan ÖZCAN, Tuğba DANIŞAN, Tamer EREN