baraj hidroliği

429

I. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES VE SERGS

BARAJ VE BARAJ KAPAKLARI HDROL

Ahmet DNER ZET lkemizde elektrik enerjisinin nemli bir ksm hidroelektrik santrallardan salanmaktadr. Barajlarn su alma, acil kapama, acil boaltma ve radyal kapaklarnn kontrolnde hidrolik enerjinin kullanlmas her geen gn artmakta ve salad avantajlar nedeni ile de tercih edilmektedir. Barajlarda kullanlan hidrolik sistemlerin kullanm skl deiiklik gstermekle birlikte bazen 3-5 yl gibi uzun srede bir kez kullanlmas da gerekebilmektedir. zellikle acil durumlarda hidrolik sistemlerin mutlaka alr durumda olmas can ve mal emniyeti asndan olduka nemlidir. Dnyada eitli lkeler, barajlarda kullanlmas gereken hidrolik nitelerde uyulmas gereken kurallar yaynlamakta, uygulamalar kontrol etmektedir. zellikle gnmzde ina edilen modern barajlarda, hidrolik sistemlerin mekanik sistemlere gre fazlaca avantaj salamas sebebi ile hidrolik sistemlerin uygulama rnekleri her geen gn artmaktadr. nmzdeki 10 ylda ise mekanik sistemler yenilenerek yerine hidrolik sistemler kullanlmaktadr. Barajlarda kontrol edilen ykler ok byk ve silindir stroklar 7-10 m gibi byk deerlerde olabilmektedir. Hatta Urfa, Mardin, Harran tnellerinde olduu gibi, sulama kanallarnn kontrolnde de hidrolik sistemler kullanlmaktadr. Halen gnmzde ina edilen barajlarn says ve ina edilmesi planlananlarn miktar gz nnde tutulursa, barajlar hidroliinde uyulmas gereken kurallarn nemi ortaya kar. GR Hidrolik tahrikli sistemler, inaat mhendislii uygulamalarnda gittike artan oranlarda, mekanik sistemlerin nne gemekte, tercih edilmektedir. Hidrolik ile kumanda edilen baraj kapaklarnda ama, kapnn istenilen pozisyonda kolayca tutulabilmesi, kontrol, alp kapatlabilmesi ve kilitli pozisyonda kalabilmesidir. naat mhendisliinde kullanlan hidrolik sistemleri snflandrmak olduka zordur, uygulamaya gre deien projelerdir. Her bir hidrolik sistem, belli trdeki savak veya kapak uygulamas iin dizayn edilmitir. Fakat, barajin kurulduu yerdeki mevcut hidrolojik, jeolojik ve yerleim ile ilgili koullar da uygulamalarda dikkate alnmaldr. stenilen artlarn deiiklik gstermesinden dolay birbirinin ayn olan sistem says ok azdr. Barajlar byklklerine gre drde ayrlabilir. 1. Nehirler zerine kurulan barajlar, byklkleri 5 ila 20 m aras. 2. Orta byklkteki barajlar, byklkleri 50 ila 200 m aras. 3. Byk barajlar, byklkleri 1700 m ye kadar olabilir. 4. zel amal baraj ve rezervuarlar. Sulama sistemlerinde, gletlerde, su kanallarnda, nehir giri azlarn gelgit ve deniz kabarmalarnda korumak iin yaplan byk yaplarn kontrolnde hidrolik sistemler kullanlmaktadr.

430


Yeni yaplarda veya eski yaplarn modernizasyonunda kullanlan hidrolik sistemler standarttr. Bir kapan tahrikinde genellikle birka alternatif her zaman mmkndr. Kapak sistemlerini ve mevcut ihtiyalar ok iyi bilmek optimum dizayn iin gereklidir. Aada ematik olarak verilen kap ve savak trleri seilirken, hidrolik sistemlerin uygulanabilecei ve mekanik uygulamann hidrolie dntrlebilecei trler seilmitir. Bunu yan sra evre koruma ile ilgili artlarn deimesi, DIN 19704 ve 19705deki deiiklikler sebebi ile projelerde gerekli deiiklikler yaplmaktadr. Baraj kapaklarnda kullanlan hidrolik nitelerden aadaki zellikler beklenir. 1. Hidrolik nite gvenilir ve her trl hava koulunda alabilir olmaldr. 2. Hidrolik nite en az bakm gerektirecek ekilde ve bakm gerektiinde kolay olmaldr. 3. Elektrik kesilmesine kar yedek g sistemli ve manuel altrlabilir olmaldr. 4. Kapaklarn zerinde gerektiinde kullanlmak zere eki kancas ve elik halat ile hareket

ettirilebilirlii dnlm olmaldr. KAPAK TRLER Flap Kapak: Barajlardaki su seviyesinin kontrol ve su alma kapaklarnda kullanlr [1]. Bu kapak trnde, yerleimin ekline bal olarak, eitli alternatif dizayn ekilleri mmkndr (ekil 1).

ekil 1. Flap kapak.

1. Hidrolik silindir suyun akna gre belli bir a yapacak ekilde yerletirilir. 2. Silindirin mafsal taraf, suyun alak tarafndaki seviyesinden olduka yukarda olmaldr. Bu

durumda silindirin mil ucu mafsal flapn ortasnda yerletirilmelidir. 3. Flap kapak, ekme ynnde alan silindir tarafndan ekilir. Silindirin mili bu tip uygulamada zel

contalarla korunmu olmal, mafsal da yeterli kuvveti iletebilecek yeterli salamlkta olmaldr. 4. Yatay durumda olan hidrolik silindir, itme veya ekmeye almaktadr. Buradaki zorluk

geometrinin kark ve stroun olduka uzun olmasdr.

431


Radyal Kapak: Barajlardaki su seviyesinin kontrolnde ve su alma kapaklarnda kullanlr. Radyal kapak uygulamasnda, hidrolik silindirin eitli yerletirme ekilleri ve tahrik sistemleri mmkndr [2]. Radyal kapaklarda ekme ve itme ynndeki kuvvetinin her ikisi de uygulanr (ekil 2).

ekil 2. Radyal Kapak Hidrolik silindirin mili kapaa direkt olarak baland gibi, bir kol vastasyla da balanabilir. Btn bunlar dizaynn getirdii zorluklara bal olarak deimektedir. Dier bir nemli nokta da baraj kapann yeterli rijitlie sahip olmamasdr. Eer kapan yeterli rijitlii yok ise sistemin senkronizasyonu da gz nnde tutulmaldr. Radyal kapaklarda ou zaman senkronizasyon ve pozisyon kontrol olabildii kadar basit ve mekanik olarak yaplmaldr. Yaplan inaatta istenen emniyet artlarna, bulunulan yere, artnamelere bal olarak projeler deiiklie uramaktadr. Seramik kapl silindirler ve CIMS pozisyon lm sistemi ile 1 mm toleransla pozisyon kontrol yaplabilmektedir.

432


Srgl Kapak: Barajn eitli seviyelerinden su alma amac ile kullanlr [3]. Silindir milinin uzunluu genellikle silindir stroundan uzundur (ekil 3).

ekil 3. Srgl Kapak HDROLK VE MEKANK SSTEMLERN KARILATIRILMASI Baraj sistemleri, byk ktlelerin hareketinin hassas bir mhendislik almas ile hareket ettirilmesi gereken sistemlerdir. Hareket ettirilen ktlelerin byklne karlk hzlar olduka dktr. Mekanik sistemler olduka ar, hareket iletimi dk verimli ve pahal sistemlerdir. Hidrolik sistemler, hidrolik motorlar veya silindirleri hareket ettirmek iin kullanlr.

433


Hidrolik Sistemin stnlkleri 1. Hidrolik sistemlerin bakm, yenilenmesi, g kontrol kolaydr. Mekanik sistemlerin bakm,

yenilenmesi, g kontrol zordur [4]. 2. Mekanik sistemlerde hareketin uzun mesafelere iletimi olduka zor, pahal ve ok yer kaplar.

Hidrolik sistemlerde hareketi yzlerce metre uzaa iletmek kolaydr ve az yer kaplar. 3. Mekanik sistemlerin bakm ve devaml yalanmas gerekir. Hidrolik sistemlerin bakm basittir.

Merkanik sistemlerin %9-12si kadar bakm gerektirir [5]. 4. Mekanik sistemlerin ilk kalk ve duru hareketlerinin yumuak ve ar yklenmeden

korunmalarn salamak olduka zordur. Hidrolik sistemlerde ise bu koruma olduka kolay, glerin kontrol basittir.

5. Uzun mrldr, 25 yl. 6. evrecidir. 7. Ekonomiktir. 3-5 tona kadar olan yklerin hareketinde, mekanik ve hidrolik sistemlerin maliyeti

yaklak olarak ayndr. 100 tona kadar olan yklerin hareketinde, hidroliin mekanie maliyet oran yaklak 46:100dir.

8. Su altnda alan hidrolik sistemler ve valf gruplar imal etmek de mmkndr. Bu da hidrolik sistemlerin mekanie olan avantajn her geen gn arttmaktadr.

imdiye kadar projelerde dili pompalar ve 140 barlk sistemler kullanlmtr. Fakat gelimelere paralel olarak 200 barlk sistemler ve pistonlu pompalar kullanlmaktadr. Basntaki bu deimeye paralel olarak silindir, pompa ve hidrolik elemanlarda da boyut olarak klme vardr. Barajlarda kullanlan hidrolik sistemlerde gnmzde 250 barlk sistemlere izin verilmektedir (ekil 4). Deiken debili pompalar kullanlr ise sistemin retecei s miktar azalr ve dolaysyla soutucuya olan ihtiya da azalr.

ekil 4. Deiken debili pompa uygulamas

434


BARAJ KAPAKLARININ KLTLENMES Devaml yk altnda kalan ve basn altnda kesin szdrmazlnn salanmas gereken hidrolik sistemlerde, kilitleme bloklar, silindire flanl balant ile taklmaldr. eitli balant tipleri aada verilmitir [6]. 1. Pilot kumandal ek valf (ekil 5). 2. Check-Q-meter (ekil 6). 3. Lojik valf (ekil 7). 4. Silindir giriine direkt kresel vana taklarak, gerektiinde szdrmazl salayan bloun da

karlmas mmkndr (ekil 8). 5. Silindirin her iki ynde de hareketinin snrlandrlmas istenebilir (ekil 9).

ekil 5. Pilot kumadal ek valf.

ekil 6. Check-Q-meter

435


ekil 7. Lojik valf

ekil 8. Girie kresel vana taklabilir.

436


ekil 9. Silindir hareketi her iki ynde snrlandrlabilir.

BARAJLARDA UYULMASI GEREKEN KURALLAR Baraj sistemlerinde kullanlabilecek maksimum basn deeri DIN 19704de 220 bar ile snrlandrlmtr [7]. Uygulamada genellikle karlalan deerler ise 140 ila 180 bardr. Yksek basn gerektiren uygulamalarda 250 bar, zel durumlarda 300 bar kullanlabilir. Hidrolik motorlarn kullanm skl, hidrolik silindirlerin %3-5i kadardr. Uyulmas Gereken Genel Kurallar 1. Hidrolik silindirin bakm kolay olmaldr. 2. Hidrolik silindir malzemesi en az St52 olmaldr. 3. Hidrolik silindirlerin milleri paslanmaz, malzeme kalitesi 1.4021 veya 1.4057 olmaldr. Paslanmaz

miller 15-30 sert krom kapl olmaldr. 4. Silindir mafsallarn, hidrolik silindire balayan ksmlar korozyona dayankl olmaldr. Mafsal

malzemesi bronz olmaldr. 5. Silindir contalar stick-slip yapmayacak tipte olmaldr. 6. Hidrolik silindirlerin balantlarnda, basn lmek iin minimes balantlar, hava alma rekorlar

olmaldr. 7. Su iinde almayan hidrolik silinidirlerin, mafsallar koruyucu contal olmaldr. Kontrol bloklar,

silindir giriine dorudan ve flanl balant ile taklmaldr. 8. Yk altnda kalan silindirlerde, siilndir ile blok arasna kresel mafsal koymak gereklidir. 9. Hidrolik sistemde olabildii kadar az balant eleman kullanlmaldr. 10. Boru ve balant elemanlar paslanmaz olmaldr. 11. Hortum balantlarnn kullanlmas gerekiyor ise, krom kapl hortum balklar kullanlmaldr.

Sznt hatt hortumlar hari, basn ve dn hortumlarnda kresel balantlar olmaldr. 12. Hidrolik nite knda gerektiinde servis verebilmek iin kresel vanalar bulunmaldr.

437


13. Sistemin emniyete alnmas istenen her yere emniyet valfleri koyulmaldr. 14. Selonoid valflerde acil el ile kumanda butonlar olmaldr. 15. Acil durumlar iin el pompas koyulsa bile tecrbelere gre, sisteme dizel motorla tahrik edilebilen

pompa grubu koyulmas tavsiye edilmektedir. 16. Ya seviye alteri olmaldr. 17. Sistemde kullanlan filtre adedi kadar yedek filtre olmaldr. 18. Filtrelerde kirlilik gstergesi olmaldr. 19. Ya dolum filtresi olmaldr. 20. lk ya dolumu mutlaka 10 filtre ile yaplmaldr. 21. Pompa ve elektrik motorunun maksimum devri grlt seviyesini azaltmak amac ile 1000 dev/dak

olarak snrlandrlmtr. 22. Pompa ve elektrik motoru birbirine elastik kaplin ile balanmaldr. 23. Pompa ve elektrik motoru deiiminde dier elemanlar yerlerinden sklmemelidir. 24. Elektrik balantlar soketli tip olmaldr. 25. Yn denetim valfleri, oransal valfler hari, kl tip olmaldr. 26. Elektrikli yn denetim valflerinde, el ile kumanda imkan olmaldr. 27. Valfler gruplar halinde ve bloklarda toplanm olmaldr. 28. Basn sivileri %1 hassasiyette olmaldr. 29. Basn valfleri ve basn sivileri, ayarlandklar deerde mhrlenmelidir. 30. Manometreler gliserinli, koruma valfli ve 100 apnda olmaldr. 31. Manometre ve basn sivilerinin balantlar minimes ile yaplmaldr. 32. Hidrolik ya tank, en az pompa debisinin drt kat byklkte; sistemdeki en byk silindirdeki

yan tamamn alabilecek kapasitede olmaldr. Tanktaki ya seviyesi gz ile kontrol edilebilmelidir.

33. Ya tank: Yerden en az 10 cm yukarda, tankn taban eimli, boaltma tapal, byk temizleme kapakl olmaldr.

34. Hidrolik ya 20C+60C arasnda alabilmelidir. 35. Yan basn hatlarndaki hz 3.0 m/s, dn hatlarndaki hz 0.6 m/syi gememelidir. 36. Tankn hava atmas ek valf zerinden olmaldr. 37. Tankn iinde balant eleman olmamaldr. 38. Tankn hava almas mutlaka silikajel kab zerinden olmaldr ve bykl en az 3 lt olmaldr. SONU Barajlarda kapak hareketlerinin salanmasnda hidrolik sistemler her geen gn artan oranda mekanik sistemler yerine tercih edilmektedir. Hidrolik sistem kullanmann avantaj ok fazladr. Hatta son zamanlarda gelitirilen ve korozyona kar son derece dayankl seramik kapl zel hidrolik silindirler imal etmek mmkndr. Sadece hidrolik devre emalarn ve doru malzemeyi seerek proje yapmak yeterli deildir. Yaplm olan projelerden elde edilen tecrbeler, kullanclardan elde elde edilen bilgiler dorultusunda projeleri dzeltmek, ekler yapmak, en az doru proje yapmak kadar nemlidir. KAYNAKLAR [1] Blten, Mannesmann Rexroth, 1996. [2] Hydraulics in Civil Engineering, Mannesmann Rexroth, 1990. [3] Symposium Civil and Water Engineering, Mannesmann Rexroth, 1993. [4] Rexroth Information Quarterly, Mannesmann Rexroth, 2/1993. [5] Rexroth Information Quarterly, Mannesmann Rexroth, 4/1993. [6] Hydraulics in Civil Engineering, Mannesmann Rexroth, 1987. [7] Civil Engineering Symposium, Mannesmann Rexroth, 1997.

438


ZGEM 1966 ylnda orluda dodu. lk, Orta ve Lise renimini stanbul Kkekmece Lisesinde tamamlayarak 1983 ylnda .T. Makina Fakltesine girdi. 1987 ylnda lisans eitimini tamamlad. 1989 ylnda Yatay Borularda Doal Tanm adl tezini vererek Enerji Anabilim Dalnda Yksek Lisans Diplomasn ald. 1989-1990 yllarnda Atm. Olarak askerlik grevini yapt. 1990-1992 yllar arasnda Hidropres A.de Hidrolik ve Pnmatik sistemler zerine Proje Mhendisi olarak alt. 1991 ylnda .T.. Makina Fakltesinde doktora almalarna balad. 1992 ylnda Mannesmann Rexroth A..ye girdi. 1997 ylnda Srgl Yn Denetim Valflerinde Yk Kaybnn Yaratt Is Miktarnn Bulunmas konulu tezini vererek Doktor nvann ald.

Ahmet DNER ZET GR KAPAK TRLER HDROLK VE MEKANK SSTEMLERN KARILATIRILMASI Hidrolik Sistemin stnlkleri BARAJ KAPAKLARININ KLTLENMES BARAJLARDA UYULMASI GEREKEN KURALLAR Uyulmas Gereken Genel Kurallar SONU KAYNAKLAR ZGEM

baraj hidroliği

Documents