Hidrolik Türbin Performans Testlerinin Yapılmasında Boya Seyreltme Metodunun Kullanılması-Saha Çalışması

Year 2023, Volume: 28 Issue: 3, 973 - 992, 29.12.2023

Gökhan Özbek , Sabir Rüstemli

https://doi.org/10.53433/yyufbed.1190992

Abstract

Hidroelektrik santralleri suyun hidrolik gücünü kullanarak elektrik üreten, yüksek verimli enerji santralleridir. Santrallerde birçok nedene bağlı olarak oluşan tahribatlar zamanla teçhizatlardaki verimlilik kayıplarını artırmakta ve santralin performansını düşürmektedir. Santrallerde en fazla verimlilik kaybının gerçekleştiği kısım türbin ve türbin bileşenleridir. Santral verimliliğinin düzenli olarak izlenmesi, kestirimci bakımlarla teçhizatların korunması, santralin ekonomik işletme ömrünün uzatılması gibi amaçlar elektrik üretiminde temel politikalar haline gelmiştir. Hidrolik santrallerde farklı debi ölçüm metotları kullanılarak yapılan türbin performans testleri, bu amaçların gerçekleşmesinde büyük katkılar sunmaktadır. Bu çalışmada, Dikey Francis tipi türbinlerin kullanıldığı Alpaslan-1 HES’in bir ünitesinde boya seyreltme metodu kullanılarak debi ölçümü ve türbin performans testleri gerçekleştirilmiştir. Ünitede kurulumu yapılmış olan verim izleme sisteminden de yararlanılarak yapılan testlerde, santralin devreye alındığı 2012 yılından testlerin yapıldığı zamana kadar geçen sürede türbin veriminde %3.5’lük bir kaybın olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

Boya Seyreltme Metodu, Debi Ölçümü, Hidrolik Türbinler, Verimlilik Testleri

Supporting Institution

Elektrik Üretim A.Ş.

Thanks

Bu çalışmaya vermiş olduğu desteklerden dolayı, EÜAŞ Genel Müdürlüğüne (Ankara) teşekkür ederiz.

Using Dye Dilution Method in Performing Hydraulic Turbine Performance Tests-Case Study

Abstract

Hydroelectric power plants are high-efficiency power plants that generate electricity using the hydraulic power of water. Destructions in power plants due to many reasons increase the efficiency losses in the equipment over time and decrease the performance of the power plant. The turbine and turbine components are the parts where the most efficient loss occurs in the power plants. Purposes such as regular monitoring of power plant efficiency, protection of equipment with predictive maintenance, and prolonging the economic operating life of the power plant have become the main policies in electricity generation. Turbine performance tests using different flow measurement methods in hydraulic power plants make great contributions to the realisation of these goals. In this study, flow measurement and turbine performance tests were carried out using the dye dilution method in a unit of Alpaslan-1 HEPP, where vertical Francis-type turbines are used. In the tests carried out using the efficiency monitoring system installed in the unit, it was determined that there was a 3.5% loss in turbine efficiency from the year the power plant was commissioned in 2012 until the tests were conducted

Keywords

Dye Dilution Method, Efficiency Tests, Flow Measurement, Hydraulic Turbines

References

• Anadolu Ajansı (AA). (2021). Türkiye, hidroelektrik kurulu gücünde dünyada ilk 10 ülke arasında bulunuyor. https://www.aa.com.tr/tr/ekonomi/turkiye-hidroelektrik-kurulu-gucunde-dunyada-ilk-10-ulke-arasinda-bulunuyor/2352223 Erişim tarihi: 20.04. 2022.
• Arcaklıoğlu, E., & Özcan, H. (2022). Enerji, Çevre ve Sürdürülebilirlik. İ. Dinçer & M. A. Ezan (Eds.), Enerji: Kavramlar ve Uygulamalar (s.849-910). Ankara: Türkiye Bilimler Akademisi Yayınları doi:10.53478/TUBA.978-625-8352-00-9
• British Petroleum (BP). (2023). BP Energy Outlook 2022 Edition. Britanya: British Petroleum https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/energy-outlook/bp-energy-outlook-2022.pdf Erişim tarihi: 01.07.2023.
• Chang, M. (2003). Forest Hydrology: An Indtroduction to Water and Forests. Boca Raton, USA: CRC Press.
• Cyrenne, M. (2002, July). Flow measurement using the dye dilution technique. IGHM 2002 International Conference, Toronto.
• Devlet Su İşleri (DSİ). (2021). 2020 Yılı Faaliyet Raporu. Ankara: Devlet Su İşleri https://cdniys.tarimorman.gov.tr/api/File/GetFile/425/KonuIcerik/759/1107/DosyaGaleri/DS%C4%B0%202020-yili-faaliyet-raporu.pdf Erişim tarihi: 14.10.2021.
• Dinçer, İ. (2022). Termodinamik Kavramlar ve Yöntemler. İ. Dinçer, & M. A. Ezan (Eds.), Enerji: Kavramlar ve Uygulamalar (s. 1-76). Ankara: Türkiye Bilimler Akademisi Yayınları. doi:10.53478/TUBA.978-625-8352-00-9.ch01
• Dinçer, F., Atik, İ., Yılmaz, Ş., & Çıngı, A. (2017). Hidrolik enerjisinden yararlanmada ülkemiz ve gelişmiş ülkelerin mevcut durumlarının analizi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 8(3), 555-561.
• Doğdu, M. Ş., & Yiğitler, O. (2010). Yüzey ve yeraltı suyu izleme teknikleri. DSİ Teknik Bülteni, 108, 1-12.
• Elektrik Üretim A.Ş. (EÜAŞ). (2020). Enerji Verimliliğinde Temel Yaklaşımlar. Ankara, Türkiye: EÜAŞ Yayınları.
• Elektrik Üretim A.Ş. (EÜAŞ). (2021). 2020 Yılı Faaliyet Raporu. Ankara: Elektrik Üretim A.Ş. https://www.euas.gov.tr/yillik-raporlar Erişim tarihi: 04.10.2021.
• Elektrik Üretim A.Ş. (EÜAŞ). (2022). Hidroelektrik santraller. https://www.euas.gov.tr/santraller Erişim tarihi: 20.04.2022.
• Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı (ETKB), Dünya Bankası & Hatcd Ltd. (2020). Alpaslan-1 HES türbin performans test raporu. Elektrik Üretiminde Enerji Verimliliği Enerji Sektör Programı Faz 2 Proje Mühendislik Raporu, Proje No: H358793, 73 s, Ankara.
• Erol, E. (2007). Türkiye'de elektrik enerjisinin tarihi gelişimi: 1902-2000. (PhD), İstanbul Üniversitesi, Sosyal Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye.
• Esen, Ö., & Bayrak, M. (2015). Enerji açığının belirleyicilerinin teorik perspektiften incelenmesi. Anemon Muş Alparslan Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 3(1), 45-61.
• Esmer, O. (1996, Kasım). Enerji Politikaları. TMMOB 1. Enerji Sempozyumu, Ankara.
• Finn, P., Fitzpatrick, C., Connolly, D., Leahy, M., & Relihan, L. (2011). Facilitation of renewable electricity using price based appliance control in Ireland’s electricity market. Energy, 36(5), 2952-2960. doi:10.1016/j.energy.2011.02.038
• Goyal, R., & Gandhi, B. K. (2018). Review of hydrodynamics instabilities in francis turbine during off-design and transient operations. Renewable Energy, 116, 697-709. doi:10.1016/j.renene.2017.10.012
• Gögebakan, M. E. (2019). Hidrolik türbinlerin kanat yüzeylerinde kavitasyon olayının incelenmesi. (MSc), Harran Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Şanlıurfa, Türkiye.
• Göğüş, M., Köken, M., & Baykara, A. (2013). Su alma yapılarında girdap oluşumu ve önlenmesi için gerekli düzeneklerin belirlenmesi. TÜBİTAK MAG Proje Raporu, Rapor No: 110M676, 86 s, Ankara.
• Güler, E. (2001). Türkiye'de elektrik. (MSc), İstanbul Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, İstanbul, Türkiye.
• Güneş Enerjisi Sanayicileri ve Endüstrisi Derneği (GENSED). (2022). TEİAŞ 2022 ocak ayı kurulu güç raporunu yayınladı. https://www.gensed.org/basin/tei%CC%87as-2022-ocak-ayi-kurulu-guc-raporunu-yayinladi Erişim tarihi: 20.04.2022.
• Kafalı, K. (2020). Hidroelektrik bir santralin teorik ve gerçek performansının karşılaştırılması. (MSc), Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Osmaniye, Türkiye.
• Kavak, K. (2005). Dünyada ve Türkiye'de enerji verimliliği ve Türk sanayisinde enerji verimliliğinin incelenmesi. (Uzmanlık Tezi), Devlet Planlama Teşkilatı İktisadi Sektörler ve Koordinasyon Genel Müdürlüğü, Ankara.
• Kulin, G., & Compton, P. R. (1975). A Guide to Methods and Standards for the Measurement of Water Flow (13th Ed.). Washington D.C., USA: U.S. Department of Commerce, National Breuau of Standarts.
• Liang, W. S., & Richardson, E. V. (1969). Dye dilution method of discharge measurement. Colorada State University Water Management Technical Report, Report No: 3(CER 69/70-45), 26 p, Colorado.
• Linguip. (2020). What is francis turbine. https://www.linquip.com/blog/what-is-francis-turbine/ Erişim Tarihi: 07.12.2021.
• Muthukumar, U., Chandapilli, J., & Sasendra, S. (2010, October). Flow measurement in hydroelectric stations using tracer dilution method-case studies. International Conference on Hydraulic Efficiency Measurement (IGHEM), Roorkee.
• Özbek, G. (2022). Hidroelektrik santrallerinde enerji verimliliğine türbinin etkisi. (MSc), Bitlis Eren Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Bitlis, Türkiye.
• Özbek, G., & Rüstemli, S. (2022a). Hidrolik türbin performans testlerinin yapılmasında Winter-Kennedy metodunun kullanılması. Euroasia Journal of Mathematics, Engineering, Natural & Medical Sciences, 9(22), 41-61. doi:10.5281/zenodo.6948331
• Özbek, G., & Rüstemli, S. (2022b, Nisan). Hidroelektrik santrallerinde boya seyreltme metodu ile debi ölçümü ve türbin verimlilik testleri. Bakü Avrasya Üniversitesi 30. Kuruluş Yılı Münasebetiyle Uluslararası Bilimsel Araştırmalar Kongresi, Bakü.
• Özgören, M., Köse, F., Aksoy, M. H., Canlı, E., Solmaz, Ö., Doğan, S., & Yağmur, S. (2012). Konya'da yenilenebilir enerji kaynakları malzeme üretilebilirlik araştırması. Konya Sanayi Odası-Mevlana Kalkınma Ajansı Raporu, Proje No: KSO/MEVKA/DFD2011/Hizmet 1 projesi, Konya.
• Pant, H. J., Biswal, J., Goswami, S., Samantray, J. S., & Sharma, V. K., Sarma, K. S. S., & Shukla, S. (2017, May-June). Development and application of radiotracer dilution technique for flow rate measurements. BARC Newsletter, 1-9. https://www.barc.gov.in/barc_nl/2017/20170506.pdf
• Sav, M. (2010). Francis tipi hidrolik türbinlerde kavitasyonun etkisi. (MSc), Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elâzığ, Türkiye.
• U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation (USDA). (1997). Water Measurement Manuel (3rd Ed.). Denver, USA: U.S. Government Printing Office
• Thapa, B. S., Dahlhaug, O. G., & Thapa, B. (2015). Sediment erosion in hydro turbines and its effect on the flow around guide vanes of francis turbine. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 49, 1100-1113. doi:10.1016/j.rser.2015.04.178
• Westermann, J. (2021, March). Efficiency improvement. EUAŞ IPA Training Program, Ankara.
• Yicaiglobal. (2020). China starts to install world’s largest hydroelectric turbine. https://www.yicaiglobal.com/news/china-starts-to-install-world-largest-hydroelectric-turbine Erişim tarihi: 19.01.2022.
• Yalılı Kılıç, M., & Adalı, S. (2023). Güneş enerjisi kullanarak bir villanın elektrik ihtiyacının karşılanması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 28(1), 121-130. doi:10.53433/yyufbed.1122428