moji5
24th November 2009, 07:59 PM
منبع:
http://www.me-es.com (http://www.me-es.com/)
بررسي ضربه قوچ در مدخل ورودي نيروگاههاي آبي
حسين افشار و اميررضا نيكتاش ( دانشجويان كارشناسي مكانيك دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي )
استاد راهنما : دكتر سيد مجتبي موسوي نايينيان (عضو هيات علمي دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي )
اساتيد مشاور : مهندس فرزان اميني (مديريت بخش مكانيك شركت فرآب )
مهندس مجيد سلطاني (عضو هيات علمي دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي )
با توجه به روند رو به رشد بهره برداري از نيروگاههاي آبي در استفاده از منابع تجديد پذير انرژي در توليد الكتريسيته و اهميت بررسي پديده ضربه قوچ در اين نيروگاهها ،به طراحي نرم افزاري براي استفاده در نيروگاههاي آبي مبادرت نموديم .
در اين مقاله به بررسي ضربه قوچ و افزايش سرعت توربين ومعرفي نرم افزار نوشته شده به زبان Visual Basic براي بدست آوردن بهترين زمان بستن دريچه هاي Wicketgate در نيروگاههاي آبي هنگام بار برداري(Load Rejection ) مي پردازيم ونتايج بدست آمده توسط نرم افزار براي يكي از پروژههاي نيروگاه آبي ايران با نتايج ارائه شده توسط شركت سازنده توربين مقايسه مي شوند .
واژههاي كليدي:
ضربه قوچ-جريان حالت ميرا-محفظه حلزوني شكل-Hill Chart
فهرست علائم:
Cp ,Cm ,HP ,QP ,HA ,QA ,f ,R ,B
1 مقدمه :
ضربه قوچ پديده اي است كه در اثر تغييرات ناگهاني سرعت جريان سيال در داخل خط لوله بوجود آمده و باعث تغيير ناگهاني فشار مي گردد .اهميت بررسي اين پديده زماني آشكار مي شود كه قدرت تخريبي زياد آن در خطوط انتقال مدنظر قرار گيرد .زمانيكه شرايط جريان از يك حالت دائمي به يك حالت دائمي ديگر تغيير كند ،شرايط جريان بين اين دو حالت را جريان حالت ميرا (Transient State Flow )مي نامند كه ضربه قوچ در اين حالت بررسي مي شود .برخي عوامل مؤثر در بروز اين پديده عبارتند از :
1- باز و بسته كردن شيرها در يك خط انتقال
2- از كار افتادن يا متوقف شدن پمپها در سيستمهاي پمپاژ
3- لرزشهاي پره هاي توربين
4- تغييرات ناگهاني در جريانهاي ورودي يا خروجي به يك كانال بوسيله باز يا بسته شدن دريچه كنترل
5- اضافه يا كم شدن بار بر روي توربين نيروگاه آبي
2 روابط ضربه قوچ ] 1 [:
با حل همزمان معادله نوير استوكس و معادله پيوستگي ،به معادلات اوليه ضربه قوچ مي رسيم :
( 1 ) C+ : HP = HA – B . (QP-QA) – R . QA . |QA|
( 2 ) C - : HP = HB +B . (QP-QA) + R . QB . |QB|
http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/7/image001.gif
در روابط فوق نقطه P ،نقطه دلخواه در طول خط لوله بوده و A و B به ترتيب نقاط بالادست و پايين دست خط لوله ميباشند (شكل 1).HP هد مجهول در نقطه P بوده و HA ،QA ،HB و QB به ترتيب هد و دبي در نقاط A و B (بالا دست و پايين دست نقطه P ) مي باشند .
http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/7/image031.gif
موج ضربه قوچ از نقطه A در امتداد AP (C+) و از نقطه B در امتداد BP(C-) به نقطه P مي رسند .B و R ضرايب ثابتي هستند كه بصورت زير تعريف مي شوند :
( 3 ) B = a / (g . A)
( 4 ) R = (f . dx ) / (2 . D . g . A²)
a : سرعت موج ضربه قوچ ، g : شتاب جاذبه ، A : سطح مقطع لوله ، f : ضريب اصطكاك لوله
dx : فاصله تقسيمات خط لوله ، D : قطر لوله
براي بدست آوردن هد در شرايط مرزي A و B يكي از معادلات C+ يا C- را با توجه به بالادست يا پايين دست بودن، با شرايط مرزي در آن نقطه حل كرده و سپس براي بدست آوردن هد در نقاط مياني در هر لحظه از بسط روابط فوق بصورت زير استفاده مي نماييم :
( 5 ) C+ : HP(i) = Cp – B . QP(i)
( 6 ) C- : HP(i) = Cm + B . QP(i)
كه در آن
( 7 ) Cp = H(i-1) + (B-R .|Q(i-1)|) . Q(i-1)
( 8 ) Cm = H(i+1) – (B-R . |Q(i+1)|) . Q(i+1)
بوده و خواهيم داشت :
( 9 ) HP(i) = (Cp + Cm) /2
( 10 ) QP(i) = (Cp – Cm ) / 2B
HP(i) و QP(i) به ترتيب هد و دبي در نقاط مياني مي باشند .
3 نيروگاههاي آبي و اهميت آنها :
با توجه به بحران انرژي در سالهاي اخير ، استفاده از منابع تجديدپذير در توليد انرژي از اهميت ويژه اي برخوردار مي باشد كه نيروگاههاي آبي در اين بين از جايگاه خاصي برخوردارند .راندمان يك نيروگاه حرارتي با سوخت فسيلي حدود 30% الي 40% مي باشدكه با استفاده از سيكل تركيبي مي توان راندمان را به حدود 50% رساند .در حاليكه راندمان نيروگاههاي آبي بزرگ حدود 95% و نيروگاههاي كوچك حدود 90% مي باشد .
ظرفيت توليد الكتريسيته توسط نيروگاههاي آبي اكنون حدود 10% كل ظرفيت الكتريسيته توليد شده در كشور است كه تا پنج سال آينده اين ظرفيت تا 30% افزايش خواهد يافت .
http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image032.gif
قسمتهاي اصلي يك نيروگاه آبي شامل Penstock ،توربين ،ژنراتور و Draft Tube مي باشد كه Penstock خط انتقال آب از مخزن به دريچه هاي پشت توربين (Wicketgates) بوده و سيال پس از انجام كار در توربين از طريق Draft Tube به پايين دست انتقال مي يابد .
آب از سد وارد Penstock كه قطر و جنس آن در محلهاي مختلف متفاوت است شده و پس از عبور از شير پروانه اي وارد محفظه حلزوني شكل (Spiralcase) شده و در آنجا بصورت چرخشي پس از عبور از بين دريچه ها (Wicketgates) با پره هاي توربين برخورد كرده و باعث چرخش توربين و ژنراتور شده و وارد Draft Tube مي شود (شكل 2) .
4 آشنايي با يكي از نيروگاههاي آبي در دست اجرا :
سد و نيروگاه بر روي رودخانة كارون در جنوب غربي ايران در استان خوزستان ساخته خواهدشد.اين نيروگاه داراي مشخصات زير ميباشد:
مخزن با مساحت 12813 كيلومتر مربع و ظرفيت 6e ×1900 مترمكعب
قدرت نصب چهار واحد توربين فرانسيس 250 مگاواتي مجموعاً با قدرت 1000 مگاوات
ارتفاع طراحي (Rated ) : 5/161متر
دبي طراحي (Rated ) : 171 مترمكعب در ثانيه
دور طراحي توربين (Rated ) : 5/187 دور در دقيقه
قطر لوله : 6 متر
قطر توربين : 5/4 متر
چنانچه بار از روي ژنراتور برداشته شود ، سرعت توربين در اثر عبور آب افزايش خواهد يافت كه اگر اين افزايش سرعت زياد باشد باعث تخريب پرهها و بوجود آمدن وضعيت بحراني ميشود.براي جلوگيري از افزايش سرعت توربين بايد سريعاً دريچههاي ورودي آب به توربين (Wicket gates ) بسته شود.
همانطور كه قبلا اشاره شد سرعت بستن دريچهها تاثير مستقيم بر ايجاد پديدة ضربة قوچ و در نتيجه افزايش فشار داخل خط لوله دارد.بنابراين بايد زمان مناسب براي بستن دريچهها را بگونهاي در نظر گرفت كه افزايش سرعت توربين و افزايش فشار در خط لوله هر دو در محدودة مجاز ، واقع باشند و هزينههاي ساخت و بالا بردن ضرايب اطمينان ، متعادل باشند.
زمان بستهشدن دريچهها دراين پروژه نيروگاه آبي مطابق محاسبات انجام شده توسط شركت سازنده توربين حدود 22 ثانيه بوده و منحني بسته شدن دريچهها مطابق شكل 3 ميباشد.همچنين حداكثر فشار در ورودي حلزونيشكل حدود 195 متر و افزايش سرعت تا حدود 287 دور در دقيقه تخمين زده ميشود.
5 معرفي نرم افزار:
اين برنامة كامپيوتري كه به زبان Visual Basic نوشته شده است پس از گرفتن اطلاعات اوليهاي نظير مشخصات خط لوله (شامل قطر،زبري،طوللوله و نحوةاتصال آنها) و مشخصات شير يا توربين به محاسبة سرعت ، هد و دبي در طول زمان مشخص شده توسط كاربر ميپردازد.لازم به ذكر است كه در اين محاسبات اثر موج برگشتي نيز لحاظ شدهاست.
در اين نرم افزار ميتوان اثرات ضربةقوچ را در خط لوله با توربين بررسي نمود كه شرايط مرزي خاص خود را دارد:
1-5 توربين:
اين حالت، كاربرد عملي در طراحي نيروگاههاي آبي دارد.در اين حالت ، مشخصات توربين بعنوان ورودي وارد ميگردد. اين مشخصات شامل معادلات ميزان بازشدگي دريچهها(Wicket gates ) بر حسب دبي و هد و سه نقطه از منحنيهاي قدرت از Hill chart نمونه(Prototype ) ميباشد و نقاط مياني توسط نرم افزار ميانيابي ميشود.
لازم به ذكر است كه مشخصات توربين را ميتوان از Hillchart مدل يا Hillchart نمونه بدست آورد] 2 [ و ] 3 [ .با توجه به اينكه Hillchart مدل پس از سفارش توربين ، توسط سازنده ، ارايه ميگردد نميتوان در طراحي اوليه از آن استفاده نمود.بنابراين از Hillchart نمونه (Prototype )كه براي يك سرعت طراحي ، در دسترس است استفاده ميشود.
اين نرم افزار پس از دريافت مشخصات Hillchart نمونه با توجه به افزايش سرعت توربين نسبت به سرعت طراحي ،مقادير هد ، دبي و قدرت را با استفاده از روابط تشابه ديناميكي در توربينها در سرعت جديد بدست ميآورد و به اين ترتيب Hillchart نمونه را در سرعتهاي جديد شبيهسازي ميكند.
روابط تشابه ديناميكي مذكور عبارتند از:
http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image006.gif و http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image008.gif و http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image010.gif
كه در آن http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image012.gif و http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image014.gif و http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image016.gif به ترتيب هد ، دبي و قدرت در سرعت http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image018.gif ميباشند وhttp://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image020.gif و http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image022.gif و http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image024.gif بيانگر همين مشخصات در سرعت http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image026.gif ميباشند.
خروجيهاي برنامه شامل محاسبة هد ، دبي ، سرعت و ميزان بسته شدن دريچهها در زمانهاي مختلف و نمايش آن در جدول بوده و همچنين ميتوان اين نتايج را بصورت دو بعدي يا سه بعدي در نمودار مشاهده نمود.
از ديگر قابليتهاي اين نرم افزار امكان رسم منحنيهاي سرعت و هد براي زمانهاي مختلف بستهشدن دريچه و در نهايت با توجه به محدودههاي مجاز سرعت توربين و هد خط لوله ، انتخاب زمان مناسب براي بستن دريچه و همچنين تعيين چگونگي تغييرات سرعت دريچه در هنگام بستهشدن ميباشد.
6 بحث و نتيجهگيري:
لازم به ذكر است كه نتايج بدست آمده ،بر اساس اطلاعات ورودي براي بدترين شرايط در محاسبه ضربه قوچ به شرح زير ميباشند :
طول خط لوله : 387 متر
سرعت موج : 1300 متر بر ثانيه
سرعت آب در لوله : 3/6 متر ير ثانيه
دبي آب : 178 متر مكعب در ثانيه
ارتفاع آب پشت سد : 168 متر
ممان اينرسي اجزاء متحرك : 6250 تن بر متر مربع
قطر لوله : 6 متر
ضريب اصطكاك خط لوله : 02/0
در شكل 3 خطوط پررنگ بيانگر نتايج بدست آمده از نرم افزار و خطوط خطچين بيانگر نتايج ارايه شده توسط شركت سازنده توربين در اين پروژه بوده و هد برحسب متر، دبي برحسب مترمكعب بر ثانيه، سرعت بر حسب دور در دقيقه و ميزان بازشدگي دريچهها بر حسب درصد ميباشند.
همانطور كه ملاحظه ميشود نتايج تقريبا يكسان بوده ولي برخي سادهسازيها در ورود اطلاعات به نرم افزار مانند يكسان فرض نمودن قطر و جنس لوله و اثر آن در محاسبة سرعت موج و ضريب اصطكاك و… باعث بروز اختلافات جزيي در نتايج بدست آمده شده است
http://www.me-es.com (http://www.me-es.com/)
بررسي ضربه قوچ در مدخل ورودي نيروگاههاي آبي
حسين افشار و اميررضا نيكتاش ( دانشجويان كارشناسي مكانيك دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي )
استاد راهنما : دكتر سيد مجتبي موسوي نايينيان (عضو هيات علمي دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي )
اساتيد مشاور : مهندس فرزان اميني (مديريت بخش مكانيك شركت فرآب )
مهندس مجيد سلطاني (عضو هيات علمي دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي )
با توجه به روند رو به رشد بهره برداري از نيروگاههاي آبي در استفاده از منابع تجديد پذير انرژي در توليد الكتريسيته و اهميت بررسي پديده ضربه قوچ در اين نيروگاهها ،به طراحي نرم افزاري براي استفاده در نيروگاههاي آبي مبادرت نموديم .
در اين مقاله به بررسي ضربه قوچ و افزايش سرعت توربين ومعرفي نرم افزار نوشته شده به زبان Visual Basic براي بدست آوردن بهترين زمان بستن دريچه هاي Wicketgate در نيروگاههاي آبي هنگام بار برداري(Load Rejection ) مي پردازيم ونتايج بدست آمده توسط نرم افزار براي يكي از پروژههاي نيروگاه آبي ايران با نتايج ارائه شده توسط شركت سازنده توربين مقايسه مي شوند .
واژههاي كليدي:
ضربه قوچ-جريان حالت ميرا-محفظه حلزوني شكل-Hill Chart
فهرست علائم:
Cp ,Cm ,HP ,QP ,HA ,QA ,f ,R ,B
1 مقدمه :
ضربه قوچ پديده اي است كه در اثر تغييرات ناگهاني سرعت جريان سيال در داخل خط لوله بوجود آمده و باعث تغيير ناگهاني فشار مي گردد .اهميت بررسي اين پديده زماني آشكار مي شود كه قدرت تخريبي زياد آن در خطوط انتقال مدنظر قرار گيرد .زمانيكه شرايط جريان از يك حالت دائمي به يك حالت دائمي ديگر تغيير كند ،شرايط جريان بين اين دو حالت را جريان حالت ميرا (Transient State Flow )مي نامند كه ضربه قوچ در اين حالت بررسي مي شود .برخي عوامل مؤثر در بروز اين پديده عبارتند از :
1- باز و بسته كردن شيرها در يك خط انتقال
2- از كار افتادن يا متوقف شدن پمپها در سيستمهاي پمپاژ
3- لرزشهاي پره هاي توربين
4- تغييرات ناگهاني در جريانهاي ورودي يا خروجي به يك كانال بوسيله باز يا بسته شدن دريچه كنترل
5- اضافه يا كم شدن بار بر روي توربين نيروگاه آبي
2 روابط ضربه قوچ ] 1 [:
با حل همزمان معادله نوير استوكس و معادله پيوستگي ،به معادلات اوليه ضربه قوچ مي رسيم :
( 1 ) C+ : HP = HA – B . (QP-QA) – R . QA . |QA|
( 2 ) C - : HP = HB +B . (QP-QA) + R . QB . |QB|
http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/7/image001.gif
در روابط فوق نقطه P ،نقطه دلخواه در طول خط لوله بوده و A و B به ترتيب نقاط بالادست و پايين دست خط لوله ميباشند (شكل 1).HP هد مجهول در نقطه P بوده و HA ،QA ،HB و QB به ترتيب هد و دبي در نقاط A و B (بالا دست و پايين دست نقطه P ) مي باشند .
http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/7/image031.gif
موج ضربه قوچ از نقطه A در امتداد AP (C+) و از نقطه B در امتداد BP(C-) به نقطه P مي رسند .B و R ضرايب ثابتي هستند كه بصورت زير تعريف مي شوند :
( 3 ) B = a / (g . A)
( 4 ) R = (f . dx ) / (2 . D . g . A²)
a : سرعت موج ضربه قوچ ، g : شتاب جاذبه ، A : سطح مقطع لوله ، f : ضريب اصطكاك لوله
dx : فاصله تقسيمات خط لوله ، D : قطر لوله
براي بدست آوردن هد در شرايط مرزي A و B يكي از معادلات C+ يا C- را با توجه به بالادست يا پايين دست بودن، با شرايط مرزي در آن نقطه حل كرده و سپس براي بدست آوردن هد در نقاط مياني در هر لحظه از بسط روابط فوق بصورت زير استفاده مي نماييم :
( 5 ) C+ : HP(i) = Cp – B . QP(i)
( 6 ) C- : HP(i) = Cm + B . QP(i)
كه در آن
( 7 ) Cp = H(i-1) + (B-R .|Q(i-1)|) . Q(i-1)
( 8 ) Cm = H(i+1) – (B-R . |Q(i+1)|) . Q(i+1)
بوده و خواهيم داشت :
( 9 ) HP(i) = (Cp + Cm) /2
( 10 ) QP(i) = (Cp – Cm ) / 2B
HP(i) و QP(i) به ترتيب هد و دبي در نقاط مياني مي باشند .
3 نيروگاههاي آبي و اهميت آنها :
با توجه به بحران انرژي در سالهاي اخير ، استفاده از منابع تجديدپذير در توليد انرژي از اهميت ويژه اي برخوردار مي باشد كه نيروگاههاي آبي در اين بين از جايگاه خاصي برخوردارند .راندمان يك نيروگاه حرارتي با سوخت فسيلي حدود 30% الي 40% مي باشدكه با استفاده از سيكل تركيبي مي توان راندمان را به حدود 50% رساند .در حاليكه راندمان نيروگاههاي آبي بزرگ حدود 95% و نيروگاههاي كوچك حدود 90% مي باشد .
ظرفيت توليد الكتريسيته توسط نيروگاههاي آبي اكنون حدود 10% كل ظرفيت الكتريسيته توليد شده در كشور است كه تا پنج سال آينده اين ظرفيت تا 30% افزايش خواهد يافت .
http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image032.gif
قسمتهاي اصلي يك نيروگاه آبي شامل Penstock ،توربين ،ژنراتور و Draft Tube مي باشد كه Penstock خط انتقال آب از مخزن به دريچه هاي پشت توربين (Wicketgates) بوده و سيال پس از انجام كار در توربين از طريق Draft Tube به پايين دست انتقال مي يابد .
آب از سد وارد Penstock كه قطر و جنس آن در محلهاي مختلف متفاوت است شده و پس از عبور از شير پروانه اي وارد محفظه حلزوني شكل (Spiralcase) شده و در آنجا بصورت چرخشي پس از عبور از بين دريچه ها (Wicketgates) با پره هاي توربين برخورد كرده و باعث چرخش توربين و ژنراتور شده و وارد Draft Tube مي شود (شكل 2) .
4 آشنايي با يكي از نيروگاههاي آبي در دست اجرا :
سد و نيروگاه بر روي رودخانة كارون در جنوب غربي ايران در استان خوزستان ساخته خواهدشد.اين نيروگاه داراي مشخصات زير ميباشد:
مخزن با مساحت 12813 كيلومتر مربع و ظرفيت 6e ×1900 مترمكعب
قدرت نصب چهار واحد توربين فرانسيس 250 مگاواتي مجموعاً با قدرت 1000 مگاوات
ارتفاع طراحي (Rated ) : 5/161متر
دبي طراحي (Rated ) : 171 مترمكعب در ثانيه
دور طراحي توربين (Rated ) : 5/187 دور در دقيقه
قطر لوله : 6 متر
قطر توربين : 5/4 متر
چنانچه بار از روي ژنراتور برداشته شود ، سرعت توربين در اثر عبور آب افزايش خواهد يافت كه اگر اين افزايش سرعت زياد باشد باعث تخريب پرهها و بوجود آمدن وضعيت بحراني ميشود.براي جلوگيري از افزايش سرعت توربين بايد سريعاً دريچههاي ورودي آب به توربين (Wicket gates ) بسته شود.
همانطور كه قبلا اشاره شد سرعت بستن دريچهها تاثير مستقيم بر ايجاد پديدة ضربة قوچ و در نتيجه افزايش فشار داخل خط لوله دارد.بنابراين بايد زمان مناسب براي بستن دريچهها را بگونهاي در نظر گرفت كه افزايش سرعت توربين و افزايش فشار در خط لوله هر دو در محدودة مجاز ، واقع باشند و هزينههاي ساخت و بالا بردن ضرايب اطمينان ، متعادل باشند.
زمان بستهشدن دريچهها دراين پروژه نيروگاه آبي مطابق محاسبات انجام شده توسط شركت سازنده توربين حدود 22 ثانيه بوده و منحني بسته شدن دريچهها مطابق شكل 3 ميباشد.همچنين حداكثر فشار در ورودي حلزونيشكل حدود 195 متر و افزايش سرعت تا حدود 287 دور در دقيقه تخمين زده ميشود.
5 معرفي نرم افزار:
اين برنامة كامپيوتري كه به زبان Visual Basic نوشته شده است پس از گرفتن اطلاعات اوليهاي نظير مشخصات خط لوله (شامل قطر،زبري،طوللوله و نحوةاتصال آنها) و مشخصات شير يا توربين به محاسبة سرعت ، هد و دبي در طول زمان مشخص شده توسط كاربر ميپردازد.لازم به ذكر است كه در اين محاسبات اثر موج برگشتي نيز لحاظ شدهاست.
در اين نرم افزار ميتوان اثرات ضربةقوچ را در خط لوله با توربين بررسي نمود كه شرايط مرزي خاص خود را دارد:
1-5 توربين:
اين حالت، كاربرد عملي در طراحي نيروگاههاي آبي دارد.در اين حالت ، مشخصات توربين بعنوان ورودي وارد ميگردد. اين مشخصات شامل معادلات ميزان بازشدگي دريچهها(Wicket gates ) بر حسب دبي و هد و سه نقطه از منحنيهاي قدرت از Hill chart نمونه(Prototype ) ميباشد و نقاط مياني توسط نرم افزار ميانيابي ميشود.
لازم به ذكر است كه مشخصات توربين را ميتوان از Hillchart مدل يا Hillchart نمونه بدست آورد] 2 [ و ] 3 [ .با توجه به اينكه Hillchart مدل پس از سفارش توربين ، توسط سازنده ، ارايه ميگردد نميتوان در طراحي اوليه از آن استفاده نمود.بنابراين از Hillchart نمونه (Prototype )كه براي يك سرعت طراحي ، در دسترس است استفاده ميشود.
اين نرم افزار پس از دريافت مشخصات Hillchart نمونه با توجه به افزايش سرعت توربين نسبت به سرعت طراحي ،مقادير هد ، دبي و قدرت را با استفاده از روابط تشابه ديناميكي در توربينها در سرعت جديد بدست ميآورد و به اين ترتيب Hillchart نمونه را در سرعتهاي جديد شبيهسازي ميكند.
روابط تشابه ديناميكي مذكور عبارتند از:
http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image006.gif و http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image008.gif و http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image010.gif
كه در آن http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image012.gif و http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image014.gif و http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image016.gif به ترتيب هد ، دبي و قدرت در سرعت http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image018.gif ميباشند وhttp://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image020.gif و http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image022.gif و http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image024.gif بيانگر همين مشخصات در سرعت http://www.me-es.com/article/images/stories/me/1/8/image026.gif ميباشند.
خروجيهاي برنامه شامل محاسبة هد ، دبي ، سرعت و ميزان بسته شدن دريچهها در زمانهاي مختلف و نمايش آن در جدول بوده و همچنين ميتوان اين نتايج را بصورت دو بعدي يا سه بعدي در نمودار مشاهده نمود.
از ديگر قابليتهاي اين نرم افزار امكان رسم منحنيهاي سرعت و هد براي زمانهاي مختلف بستهشدن دريچه و در نهايت با توجه به محدودههاي مجاز سرعت توربين و هد خط لوله ، انتخاب زمان مناسب براي بستن دريچه و همچنين تعيين چگونگي تغييرات سرعت دريچه در هنگام بستهشدن ميباشد.
6 بحث و نتيجهگيري:
لازم به ذكر است كه نتايج بدست آمده ،بر اساس اطلاعات ورودي براي بدترين شرايط در محاسبه ضربه قوچ به شرح زير ميباشند :
طول خط لوله : 387 متر
سرعت موج : 1300 متر بر ثانيه
سرعت آب در لوله : 3/6 متر ير ثانيه
دبي آب : 178 متر مكعب در ثانيه
ارتفاع آب پشت سد : 168 متر
ممان اينرسي اجزاء متحرك : 6250 تن بر متر مربع
قطر لوله : 6 متر
ضريب اصطكاك خط لوله : 02/0
در شكل 3 خطوط پررنگ بيانگر نتايج بدست آمده از نرم افزار و خطوط خطچين بيانگر نتايج ارايه شده توسط شركت سازنده توربين در اين پروژه بوده و هد برحسب متر، دبي برحسب مترمكعب بر ثانيه، سرعت بر حسب دور در دقيقه و ميزان بازشدگي دريچهها بر حسب درصد ميباشند.
همانطور كه ملاحظه ميشود نتايج تقريبا يكسان بوده ولي برخي سادهسازيها در ورود اطلاعات به نرم افزار مانند يكسان فرض نمودن قطر و جنس لوله و اثر آن در محاسبة سرعت موج و ضريب اصطكاك و… باعث بروز اختلافات جزيي در نتايج بدست آمده شده است