3-маъруза электр энергияни гидроелектр стансияларда ишлаб чиқариш

2. Гидроелектр стансиясида сувнинг механик энергиясини электр энергиясига айлантириш
Сув энергиясини электр энергиясига айлантирувчи гидроелектр стансия (ГЕС)ларнинг ишлашини ўрганувчи фан гидравлика деб юритилади. У икки қисмдан – суюқликлар мувозанатини ўрганувчи гидростатика ва суюкликлар ҳаракатини ўрганувчи гидродинамикадан ташкил топган.
Ихтиёрий кесим юза орқали оқувчи сувнинг қуввати унинг сарфи , юқори ва қуйи бефлардаги сув сатҳлари билан белгиланади. Юқори ва қуйи бефлар сатҳлари орасидаги фарқ напор деб аталади. Оқиб тушувчи сувнинг қувватини (кВт) унинг сарфи (м³/с) ва напори (м) орқали ифодалаш мумкин:
, (3.1)
ГЕСларда гидротехник иншоотлар, турбиналар ва генераторларда юз берувчи исрофларга боғлик равишда сув оқими қувватининг фақат бир қисмидан фойдаланиш мумкин. Шундай қилиб, ГЕСнинг тахминий қуввати қўйидагича ҳисобланиши мумкин:
. (3.2)
бу ерда, - сув сарфи, - напор, - ГЕСнинг ФИК.
Текис жойлардаги дарёларда напор туғон ёрдамида, тоғли жойларда эса махсус айланиб оқувчи – деревацион каналлар ёрдамида ҳисол қилинади (3.1-расм).
Гидравлик турбиналарда сувнинг энергияси турбина вали айланишининг механик энергиясига ўзгартирилади. Агар бунда сувнинг динамик босимидан фойдаланилса, турбина актив, статик босимидан фойдаланилса – реактив турбина деб юритилади.



3.1-расм. Напорни ҳосил қилиш схемалари: а)- напорни тўғон ёрдамида ҳосил қилиш;
б)- напорни деревацион канал ёрдамида ҳосил қилиш: 1- канал; 2- напор бассейни;
3- турбиналарга сув ўтказгичлар; 4- ГЕСнинг биноси; 5- дарё ўзани; 6- тўғон.

Чўмичли актив турбинада (3.2,а- расм) торайган уч – соплодаги гидростатик босимнинг потенсиал энергияси сув ҳаракатининг кинетик энергиясига тўлиқ айланади. Турбинанинг ишчи ғилдираги айланаси бўйлаб чўмичсимон парраклар жойлаштирилган диск кўринишида ясалган (3.2,б- расм). Сув парракларнинг сирти бўйлаб оқиб ўтиш жараёнида йўналишини ўзгартиради. Бунда парракларнинг сиртига таъсир этувчи марказдан қочма куч пайдо бўлади ва сув ҳаракатининг энергияси турбина ғилдирагининг айланиш энергиясига ўзгартирилади.

Энергиянинг сақланиш қонунига асосан агар турбинадан оқиб чиқувчи сувнинг тезлиги нулга тенг бўлса, у ҳолда сувнинг бутун кинетик энергияси тўлиқ (исрофни эътиборга олмасак) турбинанинг механик энергиясига ўзгартирилади.
Соплонинг ичида ростловчи игна жойлашган бўлиб (3.2- расм), уни кўчириш орқали соплонинг чиқиш тешигини катталиги ва мос ҳолда сувнинг сарфи ўзгартирилади.
Реактив гидравлик турбинада ишчи ғилдиракнинг парракларида сувнинг кинетик ва потенсиал энергиялари турбинанинг механик энергиясига ўзгартирилади. Турбинанинг ишчи ғилдирагига оқиб кирувчи сув катта босимга эга бўлиб, у ишчи ғилдиракнинг оқим йўлидан оқиб ўтигани сари камайиб боради. Бунда сув турбинанинг парракларига реактив босим беради ва энергиянинг потенсиал ташкил этувчиси ишчи ғилдиракнинг механик энергиясига ўзгартирилади.
Парракларнинг эгрилиги ҳисобига сув оқимининг йўналиши ўзгаради ва марказдан қочма кучларнинг таъсири натижасида сувнинг кинетик энергияси, актив турбинадаги сингари, турбинанинг механик энергиясига ўзгаради. Реактив турбинанинг ишчи ғилдираги, актив турбинадан фарқли ҳолда, сувнинг ичида жойлашади, яъни уларда сув оқими ишчи ғилдиракнинг барча парракларига кириб келади. Реактив турбина ишчи ғилдиракларининг турлича тузилишлари 3.3- расмда тасвирланган.

3.2- расм. Актив турбинанинг ишлаш схемаси : а)- турбина қурилмасининг схемаси; б)- ишчи ғилдирак; 1- юқори беф; 2- қувур; 3- сопло; 4- ишчи ғилдирак; 5- қоплама; 6- оғдиргич;
7- парраклар (чўмичлар).

3.3- расм. Реактив турбиналар ишчи ғилдиракларининг умумий кўринишлари: а)- радиал-бўйлама; б)- парракли; в)- бурилувчан-парракли; г)- икки парракли; д)- диагонал.

3.4- расм. ГЕСнинг принсипиал схемаси: 1- тўғон пойдевори; 2- тўғон 3- сув қабул қилгич; 4– сув қабул қилгичнинг затворрлари; 5- сув қабул қилгич затворларининг кранлари; 6- машина зали; 7- машина зали кранлари ; 8- гидротурбин камераси; 9- гидротурбина; 10- сувни чиқариб юбориш канали; 11- гидрогенератор; 12- гидрогенераторнинг қўзғаткичи; 13- блокнинг оширувчи трансформатори; 14- изоляторлар шодаси; 15- электр узатиш линяси; 16- автомобил йўли; 17- юқори беф; 18- қуйи беф.

Радиал-бўйлама турбиналарда ишчи ғилдиракнинг парраклари мураккаб эгриликка эга бўлиб, йўналтирувчи аппаратдан кириб келувчи сув кетма-кет тарзда радиал йўналишини ўқ бўйлаб йўналишга ўзгартириб боради. Бундай турбиналар напорнинг катта диапазонида, яъни у 30 м дан 600 м гача бўлган ҳолларда қўлланилиши мумкин.
Парракли турбиналар содда тузилиш ва юқори ФИКга эга. Бироқ, уларда юкламанинг номинал қийматдан ўзгариши билан ФИК кескин камаяди.
Бурилувчан-парракли турбиналарда парракли турбиналардан фарқли ҳолда ФИКнинг юқори қийматини таъминлаш учун ишчи ғилдиракнинг парраклари иш режимининг ўзгаришига боғлиқ ҳолда бурилади.
Икки парракли турбиналарда ишчи ғилдиракда парраклар жуфтланган бўлади. Уларнинг кенг қўлланилиши тузилишидаги мураккабликлар билан чекланган. Худди шундай мураккаб тузилиш ишcҳи парраклари ўз ўқига нисбатан бурилувчан бўлган диагонал турбиналар учун ҳам характерлидир.