Yükleme Havuzu Eğitim Notları

1. YÜKLEME HAVUZU EĞĠTĠM NOTLARI
ÖZGÜR SEVER 02.12.2014

2. Genel Bilgi Yükleme havuzu serbest yüzeyli (açık kanal) iletim hattı ile basınçlı hat arasındaki geçiş yapısıdır. Tam yükte ve daha düşük kapasitelerde basınçlı akıma geçişi uygun bir şekilde sağlamalıdır. Bazı projelerde yükleme havuzu günlük regülasyonu sağlayabilecek bir depolama kapasitesinde seçilebilir. Topografik ve jeolojik şartlara göre farklı şekillerde tasarlanabilir.

3. Genel Bilgi Yükleme havuzunda akım hızı iletim hattından çok daha düşük seviyelere inmektedir. Bu sebeple, askıdaki malzeme havuza ulaştığında çökelme eğilimindedir. Yükleme havuzunda biriken bu malzemenin, işletmelerini etkilememesi ve zarar vermemesi için, cebri boru ve türbinlere ulaşması engellenmelidir. Biriken malzemenin temizlenmesi için havuz tabanında bir kapak tesis edilebilir. Bu kapak ile atılan debinin kapasitesi yeterli olan en yakın akarsu yatağına uygun bir şekilde taşınması gerekmektedir.

4. Genel Bilgi Yükleme havuzunun bir diğer görevi de projeyi ani yük değişimlerine karşı korumasıdır. Yük atması durumunda oluşacak su darbesi (water hammer) etkisi bu havuz içerisinde sönümlenebilmelidir. Sönümlenmenin sağlanabilmesi için yükleme havuzunun duvarları yükseltilmeli ya da bir taşma savağı tasarlanmalıdır. Genelde tercih edilen yöntem, ekonomik nedenlerden dolayı taşma savağı tasarlanmasıdır. Ancak, taşma savağından çıkan akım çevreye ya da tesislere zarar vermeden taşınamıyorsa, yükleme havuzu duvarları yükseltilerek bir denge bacası gibi tasarlanabilir.

5. Genel Bilgi Projenin ani yük ihtiyaçlarında, cebri borudan geçen debi hızlıca arttırıldığı zaman yükleme havuzu su seviyesi aşağı düşmektedir. Cebri borulara hava girişinin olmaması için yükleme havuzunda bu ihtiyaçları karşılayacak kadar depolama kapasitesi bulunması gerekmektedir. Cebri boruya hava girişi olması durumunda, bu hava kabarcıkları cebri boru ve türbinlerde kavitasyon hasarı oluşturabilir.

6. Yükleme Havuzu Kısımlar Yükleme havuzu temel olarak şu kısımlardan oluşmaktadır. Açık kanal – basınçlı akım arasında uygun geçişi sağlayacak depolama Silt temizleme ekipmanları Taşma savağı ve taşan akımın uygun bir şekilde taşınmasını sağlayan iletim tesisleri Basınçlı hat girişi Havalandırma borusu Bunlara ek olarak, vorteks etkisini azaltacak tesisler gibi ihtiyaca göre eklenen kısımlar bölümler olabilir.

7. Yükleme Havuzu Hesaplamalar Öncelikle yükleme havuzunun şekli ve yaklaşık boyutları topografik ve jeolojik koşullara göre belirlenir. Yükleme havuzu içerisinde hız çok yavaşlayacağı için hız yükü «0» kabul edilebilir. Dolayısıyla, yükleme havuzu normal su seviyesi (NSS) iletim hattındaki enerji seviyesine eşittir. Yükleme havuzunda türbin debisini en az bir dakika karşılayacak bir hacim bırakılması gerekmektedir. Bu değer türbin imalatçısı firma ile görüşülerek netleştirilebilir. Minimum su seviyesi (MinSS) NSS’den, bu bir dakikalık hacmi sağlayan yükseklik düşülerek hesaplanır.

8. Yükleme Havuzu Hesaplamalar Türbinlerin performansları imalatçı firmalar tarafından, salyangoz yapısı girişinde düzenli akım olduğu kabulüne göre tasarlanır. Bu şartların sağlanamaması durumu, verim düşebilir ve ekipman garantisini etkileyebilir. Bu durum özellikle düşüsü az olan (Pit, Bulb) ekipmanlar için kritiktir. Vorteks, akımın düzenliliğini bozar ve su alma yapısının kapasitesini düşürebilir. Vorteks yeteri kadar güçlüyse, beraberinde havayı da cebri boruya taşıyabilir. Cebri boru girişi üzerindeki su yükü arttırıldıkça, bu etkiler azaltılmaktadır. Cebri boru girişinin simetrik olmaması vorteks etkisini arttırabilir. Cebri borudaki akımın Froud Sayısı arttıkça vorteks etkisi artmaktadır.

9. Yükleme Havuzu Hesaplamalar Gordon (1970): 푆=푘푉퐷 S : Giriş üst kotunun batıklık miktarı (ft) V : Giriş ağzındaki hız (ft/s) D : Girişin yüksekliği (ft) k : Simetrik girişler için 0.3, simetrik olmayan girişler için 0.4
Vorteks Derinliğinin Belirlenmesi

10. Yükleme Havuzu Hesaplamalar J. Knauss (1987) daha önceki çalışmaları inceleyerek batıklık ile ilgili genel bir denklem oluşturmuştur. Knauss bu denklemini oluştururken şu dört genel tipteki su alma yapılarını baz almıştır. Orifis akımı dolayısıyla oluşan vorteks Aşağı doğru su alma yapısı Yatay su alma yapısı Yukarı doğru su alma yapısı
Vorteks Derinliğinin Belirlenmesi

11. Yükleme Havuzu Hesaplamalar
Vorteks Derinliğinin Belirlenmesi
*Guidelines for Design of Intakes for Hydroelectric Plants, ASCE 1995

12. Yükleme Havuzu Hesaplamalar Türbinlerin ani kapanması gibi su darbesi etkisi yaratacak durumlarda debinin taşırılması ile bu etkinin azaltılması amacıyla tesis edilir. En kritik durum, santral tam kapasite çalışıyorken, tüm ünitelerin ani kapanması durumudur. Bu durumda savaktan atılacak debi tasarım debisine eşittir. 푄=퐶∗퐿∗퐻32 Q : Debi (m3/s) C : Debi katsayısı (2.00 alınabilir) L : Savak uzunluğu H : Savak üzerindeki yük
Taşma Savağı

13. Yükleme Havuzu Hesaplamalar Hava borusu, cebri boru girişlerinde, su alma ağzı giriş kapağının hemen arkasında tesis edilir. Hava borusunun işlevlerinden birisi, normal akım durumunda cebri boru girişindeki kapağın kapatılması sonucu oluşacak vakum etkisini, hava borusu ile sağlanacak hava sayesinde engellemektir. Diğer bir işlevi, cebri borunun daha kolay boşaltılmasını sağlamak ve doldurma aşamasında sıkışan havanın dışarı atılmasını sağlamaktır. Hava borusu tasarımı hava akış miktarına göre yapılmalıdır.
Hava Borusu

14. Yükleme Havuzu Hesaplamalar 퐹= 푄푠 2 460 000 ∗푐 푑 푡 32 Q : Hava debisi, ft3/s (Genellikle proje debisine eşit kabul edilir) c : Debi katsayısı, 0.5~0.7 F : Hava borusu kesit alanı, ft2 t : Et kalınlığı, inç d : Cebri boru çapı, inç s : Güvenlik faktörü (gömülü boru için 5, açıkta boru için 10)
Hava Borusu

15. Yükleme Havuzu

16. Yükleme Havuzu