HİDROELEKTRİK PROJELERDE UZUN CEBRİ BORU, REAKSİYON TİPİ

TÜRBİNLER VE PRV UYGULAMASI KALE HES ÖRNEĞİ

Özgür Sever

Direktör, Yüksek İnşaat Müh.

Prosem Mühendislik

Projenin Yeri

• Kale HES Projesi, Doğu Karadeniz Bölgesi’nde, Rize ili Güneysu ilçesi içerisinden geçen Kale Dere üzerindedir.

Amaç ve Çözüm

AMAÇ:

En Uygun Formülasyonun

Belirlenmesi

Uzun Cebri Borulu Alternatif

Dezavantaj Yüksek Su Darbesi Etkisi

Çözüm Basınç Sınırlayıcı Vana

(PRV)

Öne Çıkan Karakteristikler

Ülkemizde PRV’lerin kullanıldığı ilk hidroelektrik proje

Cebri boru uzunluğu (m)

Kullanılan PRV adedi ve çapları (mm)

Ticari işletmeye başlama tarihi

Su Darbesi

• Su darbesi, boru hattı içerisindeki akımın hızında oluşan ani değişimler sonucunda meydana gelen basınç dalgalanmalarıdır.

• Basınçtaki artış ve düşüşler bağlı yapılara önemli zararlar verebilmektedir.

• Francis tipi türbinler ve uzun cebri boru hattı nedeniyle su koçu ile

oluşan basınç artışları %600 mertebesine ulaşmakta, ayrıca

negatif basınçlar, su kolonu kopması gibi durumlar ortaya

çıkmaktadır.

• Bu sorunları çözebilmek için suyolu sisteminde PRV tesis edilmiş,

basınç artışları makul seviyelerde tutulmuş, negatif basınç ve su kolonu ayrışması önlenmiştir.

Formülasyon Seçenekleri

Alternatif – 1

• Taşcami Reg. – Kale Reg.

arasında 1260 m

uzunluğunda iletim tüneli.

• 3530 m uzuluğunda cebri

boru

Alternatif – 2

• Taşcami Reg. – Kale Reg.

arasında 1260 m

uzunluğunda iletim tüneli.

• 2000 m uzunluğunda iletim

tüneli

• Yükleme havuzu

• 550 m uzunluğunda cebri

boru

Alternatif 1 (Seçilen Alternatif)

Alternatif 2

Alternatif Seçimi

Maliyet

Teknik İhtiyaçlar

Sosyal - Çevresel Etkiler

Alternatif Seçimi

Basınç Sınırlayıcı Vana (PRV)

• PRV kullanımı EMK imalatları başladıktan sonra kararlaştırıldığı için

PRV’ler türbinlerden bağımsız çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

• PRV’ler türbin giriş vanasının hemen öncesinde branşman

yapısından ayrılan hatlar üzerinde tesis edilmiştir.

• Kullanılan PRV’ler mekanik olarak çalışmakta ve basınç belli bir

seviyenin üzerine çıktığında otomatik olarak açılmaktadır.

• Sistem aynı zamanda SCADA sistemine de bağlanmış olup basınç

artışları takip edilmekte ve basınç ayar değerlerinin üzerine

çıktığında PRV’lerin SCADA kontrollü açılması sağlanmaktadır.

Santral En Kesiti

Santral Boy Kesiti

Basınç Sınırlayıcı Vana (PRV)

Tasarım Kriterleri

• Tasarım maksimum su darbesinin oluşacağı durumlara göre

yapılmıştır.

– Yük atımı durumunda ambalman hızına ulaşılması

– Ani devreden çıkış durumu

– Ayar kanatçıklarının 2L/a’dan hızlı kapanması

– Acil durum vanalarının akış sırasında kapatılması

– Santral işletme ekibinin hatalı işletme yapması

• Proje tasarımı olağanüstü durumlar için de kontrol edilmiştir.

– PRV’lerin 3 adedinin çalışmaması durumu

• Türbinlerin devreye girmesi ve çıkması için gerekli süreler ve yapılan

analizlere göre belirlenmiştir.

Değişken Akım Analizleri

• Değişken akım analizleri US Army Corps of Engineers tarafından

geliştirilen WHAMO yazılımı kullanılarak yapılmıştır.

• Bu yazılım kullanılarak boru hattı, vana, pompa, türbin, denge

bacası gibi bileşenleri olan sistemlerdeki zamana bağlı debi ve düşü

değerleri hesaplanabilmektedir.

• İncelenen durumlar:

– Yük atımı durumu

– Basınç sınırlayıcı vanaların arıza yapması durumu

– Yüke girme ve yükten çıkma durumları

– Basınç sınırlayıcı vananın kullanılmadığı durum

Yük Atımı Durumu

2L/a’dan kısa sürede kapanma

Branşmanda basınç artışı %36

Negatif basınç yok

Arıza Durumu

6 vananın 3’ü arızalı

2L/a’dan kısa sürede kapanma

Branşmanda basınç artışı %46

Vana çıkışında lokal negatif basınç

Yükten Çıkma Durumu

Ünitelerin 90 saniyede yükten çıkması

Branşmanda basınç artışı %15

Negatif basınç yok

PRV devreye girmiyor

Yüke Girme Durumu

En kritik durum dalgaların üst üste binmesi

Analizler en kritik duruma göre

Negatif basınç yok

PRV devreye girmiyor

PRV Kullanılmadığı Durum

Boru hattında en yüksek basınç artışı %600

Branşmanda basınç artışı %180

167 m negatif basınç

Kazanımlar

• Açıkta yapılacak imalatlar ve kazı miktarları azaltılarak

çevreye etkiler ve görüntü kirliliği en aza indirilmiştir.

• Kamulaştırma alanları azaltılarak sosyal etkiler en aza

indirilmiştir.

• Projenin inşaat ve kamulaştırma maliyetleri

azaltılmıştır.

• Projenin imalat süresi kısaltılmıştır.

• Çevresel ve sosyal açılardan duyarlı proje çözümü ile

yöre halkının olası tepkileri önlenmiştir.

Sonuç - Öneriler

• Küçük hidroelektrik santral projelerinin bir kısmı özelikle çevresel ve sosyal etkiler nedeniyle gerçekleştirilememektedir.

• Ancak, Kale HES Projesi için uygulanan çözüm proje aşamasındaki, yapım aşamasındaki ve hatta işletmedeki birçok projeye uygulanabilir bir çözümdür.

• Bu çözüm sayesinde maliyeti yüksek olduğu için bekletilen birçok proje hayata geçirilebilir, aynı zamanda projelerin sosyal ve çevresel etkileri ve dolayısıyla da toplumsal tepkiler en aza indirilebilir.