Tirol tipi su alma yapıları, bir asrı aşkın süredir dağlık bölgelerdeki HES projeleri için standart bir çözüm olmuştur. İnşası ucuzdur, mekanik olarak basittir ve işe yararlar: devre dışı kaldıkları güne kadar.
Bu yapılar genellikle taşkın anlarında devre dışı kalır. Tirol tipi yapının düz kaba ızgarası, eğimli bir savağın üzerinde yatay durur ve çubuk aralığı küçük yüzen tortuyu ve sedimenti geçirecek kadar geniştir. Taşkınla birlikte kütük, dal, çakıl veya sürekli bir sediment akını geldiğinde ızgara dakikalar içinde tıkanır. Enerji üretimi sıfıra düşer. Operatörün el aletleriyle aşağı inip ızgarayı temizlemesi gerekir: kimi zaman taşkın sırasında, kimi zaman günlerce sonrasında. Birçok küçük HES işletmecisi bize aynı şeyi anlatıyor: yıllık enerji üretiminde tıkanma olayları yüzünden kaybettikleri miktar, başka herhangi bir işletme sorunundan kaynaklanan kayıptan daha fazla.
Tirol tipi su alma yapılarının Coanda ızgaralarıyla modernize edilmesi, bu nedenle en yaygın ADENCO projelerinden biri hâline gelmiştir. Coanda ızgaraları, Tirol tipini devre dışı bırakan aynı taşkın olayları sırasında kendi kendini temizler. Suyu ızgaradan sıyırarak almak için daha dik ızgara açıları (Tirol tipinin tipik 17°'sine karşılık 50°'ye kadar) ve daha dar slot açıklıkları kullanır; bu sırada yüzen tortu, kendi ağırlığıyla ızgara yüzeyinden aşağı kayarak alt kenardan (deşarj kenarı) dışarı atılır.
Bu kılavuz, modernizasyon kararını adım adım ele alır: ne zaman doğru seçim olduğu, hangi inşaat (beton) işlerinin gerektiği, gerçekleştirdiğimiz üç modernizasyon tipi ve temiz bir modernizasyonu pahalı bir derse dönüştüren yaygın hatalar.
İşletmeciler Tirol tipi su alma yapılarını neden modernize ediyor
Modernizasyonun ekonomik gerekçesi neredeyse her zaman aynı hesaptır, yalnızca sayılar farklıdır.
Karadeniz bölgesinde Tirol tipi su alma yapısına sahip bir hidroelektrik santrali, üç yıl boyunca üretim kayıplarını kayıt altına aldı. Taşkın kaynaklı tıkanmalar yılda ortalama 11 gün sıfır üretime, buna ek olarak operatör kısmi tıkanıklıkları açarken 19 gün daha düşük üretime yol açtı. %40 kapasite faktörüyle çalışan 4 MW'lık bir santralde ve kWh başına yaklaşık 0,075 € alım tarifesiyle, üretimin durduğu ve düştüğü bu 30 gün, yılda kabaca 25.000 € gelir kaybına karşılık geldi; bu rakam, elle temizlemenin işçilik maliyetini ve operatörlerin yüzen tortuyu sökmek için çubukların arasına alet zorlamasından doğan kaba ızgara aşınmasını hesaba katmıyor.
Bu, sık görülen, düşük hasarlı kayıp türüdür. Bir de nadir ama ağır bir tür vardır: kaba ızgarayı fiziksel olarak deforme eden tek bir büyük taşkın olayı. Bir ağaç gövdesi tasarım debisi hızında çubuklar arasına sıkıştığında çubukları kalıcı olarak bükebilir. Izgaranın değiştirilmesi, yapıya bağlı olarak 30.000-80.000 € tutar. Kötü bir yıl her iki türü birden içerir.
Bir Coanda modernizasyonunda, bu süregelen maliyeti tek seferlik bir yatırım harcamasıyla değiştirirsiniz. Modernizasyon ızgarasının kendisi, hidroelektrik santralinin yatırım maliyetinin (CAPEX) küçük bir bölümüdür. Beton işleri modernizasyon tipine bağlıdır (bu konuya aşağıda daha ayrıntılı değinilmektedir). Ve montajın ardından ızgara, mevcut beton yapıyla birlikte temiz su hizmetinde 25 yıla varan bir süre boyunca (sel riski yüksek, yüksek sedimentli nehirlerde 15 ila 20 yıl) çalışır.
Modernizasyonu erteleyen operatörler bunu genellikle, mevcut savak geometrileri için bir Coanda ızgarasının bir seçenek olduğunu fark etmedikleri için yapar. İyi haber şu: mevcut Tirol tipi savakların çoğu modernizasyona uygundur, kimi zaman betonda hiçbir değişiklik yapılmadan.
Modernizasyon ne zaman doğru seçimdir
Önem sırasına göre beş koşul:
1. Tıkanma en büyük işletme sorununuz. Tıkanma nedeniyle kaybettiğiniz elektrik üretimi diğer tüm nedenlerden (duruşlar, düşük su mevsimleri, şebeke sorunları) daha fazlaysa, modernizasyon maliyetini hızla geri kazandırır. Tıkanma, başka bir darboğaza kıyasla küçük bir rahatsızlıksa, önce onu giderin.
2. Sahada savak kretinin altında en az 0,45 m düşü (düşü yüksekliği) mevcut. Coanda ızgaraları, kendi kendini temizleme için ızgara boyunca süperkritik akışı (Froude sayısı > 1) sürdürmek üzere bu düşüye ihtiyaç duyar. Çoğu Tirol tipi su alma yapısında 1-2 m mevcut düşü bulunur, dolayısıyla bu şart genellikle sağlanır. Sınırda düşü durumundaysanız, ADENCO mühendislerinin yapacağı inceleme, mevcut geometrinin uygun olup olmadığını belirleyecektir.
3. Savağınız en az 150 mm genişliğinde. Bu, en küçük standart Coanda ünitesidir (ADENCO-45-0.15) ve bunun altında bir ızgara önermiyoruz. Daha geniş savaklar sorun değildir: çok üniteli diziler daha büyük her debiyi karşılar.
4. Beton su alma yapısı kullanılabilir durumda. Coanda modernizasyonu, göçmekte olan betonu onarmaz. Savağınız çatlaksa, altı oyulmuşsa veya ciddi erozyona uğramışsa, önce bunu onarın ya da yeniden yapımı modernizasyon projesinin bir parçası olarak bütçeleyin.
5. Hidroelektrik santralinin en az 10 yıl daha işletmede kalması anlamlı. Modernizasyon maliyetleri gelecekteki elektrik üretimine karşı amorti edilir. İmtiyaz süresinin sonuna yaklaşmış ve yenilenmesi görünmeyen bir santral farklı bir karardır.
Beş koşulun tamamı sağlanıyorsa, modernizasyon kararı nettir. Üç ya da dördü sağlanıyorsa, bir mühendisle görüşün. İki ya da daha azı sağlanıyorsa, modernizasyon muhtemelen en yüksek getirili adımınız değildir.
Ne kalır, ne değişir
Tirol tipinden Coanda'ya geçen modernizasyonların çoğundaki hoş sürpriz, mevcut altyapının ne kadar büyük bölümünün yerinde kaldığıdır.
Yerinde kalanlar (çoğu modernizasyonda):
- Beton savak yapısı (eşiğin kendisi).
- Izgaranın mansabındaki su toplama odası.
- Varsa baypas dolusavağı.
- Cebri boru bağlantısı (giriş).
- Çoğu durumda alın duvarı ve yaklaşım geometrisi.
Değişenler (her zaman):
- Elek panelinin kendisi. Tirol tipi kaba ızgara sökülür ve yerine Coanda kama telli elek konur.
- Çoğu zaman, yeni ızgara geometrisine göre boyutlandırılan ızgara taşıyıcı çerçeve.
Değişmesi gerekebilecekler (sahaya bağlı):
- Savak kreti kesiti, Tirol tipi yapı subkritik yaklaşım akışı verecek şekilde kurulmuşsa ve Coanda ızgarası süperkritik akış gerektiriyorsa.
- Izgara taşıyıcısının açısı, Tirol tipi yapı 15-20° iken Coanda ızgarası tasarımı daha dik bir açı (40-50°) gerektiriyorsa.
- Başlık duvarı yüksekliği, doğru yaklaşım geometrisini sağlamak için memba su seviyesini yükseltmeniz gerekiyorsa.
Modernizasyon tipini belirleyen şey, beton işinin miktarıdır. Üç tip, sahaların çoğunu kapsar.
Üç modernizasyon tipi
Tip 1: Doğrudan panel değişimi
En ucuz modernizasyon. Yeni Coanda elek paneli mevcut ızgara taşıyıcısına oturur ve eski kaba ızgaranın bulunduğu yere cıvatalanır. Betonda değişiklik yapılmaz. İmalat, standart siparişlerde 2-4 haftadır (çok üniteli dizilerde 6 haftaya, on üniteden fazla dizilerde 8 haftaya kadar); montaj 1-2 gün; devreye alma aynı gün yapılır.
Uygulanabileceği durumlar: mevcut savak geometrisi, yaklaşım akımını zaten Coanda ızgarasının tasarım sınırları içinde sağlıyorsa (düşü ≥ 0,45 m, tasarım debisinde süpürme hızı 1,8-3,7 m/s) ve mevcut ızgara taşıyıcısı bir Coanda paneliyle boyutsal olarak uyumluysa.
Gerçek örnek: TISKI (Trabzon Su ve Kanalizasyon İdaresi) için yapılan TISKI Trabzon modernizasyonu: iki etapta teslim edilen 64 Coanda ızgarası, eskiyen belediye su alma yapılarındaki mevcut Tirol tipi plakaların yerini aldı. Savağın yeniden yapılması gerekmedi.
Tip 2: Kısmi savak değişikliği
Orta tip. Elek paneli değiştirilir VE savak kreti yeniden şekillendirilir ya da ızgara taşıyıcı açısı değiştirilir. Beton işi birkaç metreküple sınırlıdır: savak kreti kesitinde bir değişiklik ya da mevcut savağa cıvatalanan, daha dik açıda kurulmuş yeni bir ızgara taşıyıcısı.
Bunun işe yaradığı durumlar: mevcut savak yapısal olarak sağlam ama geometrik olarak yanlışsa: tipik olarak 15-20°'lik bir Tirol tipi yapının, doğru akış kayması için 40-50°'lik bir Coanda ızgarasına dönüşmesi gerekiyorsa. Mevcut yapı temeli sağlar; değişiklik geometriyi sağlar.
Gerçek örnek: Seydioğlu HES (hidroelektrik santrali) Trabzon modernizasyonu: orijinal 17°'lik Tirol tipi yapı, savak kesitinin tümüyle yeniden tasarlanmasını gerektirecek şekilde 50°'lik bir Coanda ızgarasıyla değiştirildi. Mevcut beton temel yerinde kaldı; ızgarayı taşıyan bölüm doğru geometride yeniden yapıldı.
Tip 3: Su alma yapısının tümüyle yeniden yapımı
En ağır tip. Coanda ızgarası tasarımı yeni bir savak, yeni bir başlık duvarı, yeni her şey gerektirir. Beton işi, onlarca metreküp beton artı donatı mertebesindedir.
Bunun işe yaradığı durumlar: mevcut su alma yapısı kötü yapısal durumdaysa VEYA mevcut geometri bir Coanda ızgarasıyla uyumlu olmaktan o kadar uzaksa ki parça parça değişiklik sıfırdan yeniden yapmaktan daha pahalıya geliyorsa.
Bu tip, ilk ikisine göre daha nadirdir. Tirol tipi modernizasyonların çoğu Tip 1 veya 2 kapsamına girer.
ADENCO modernizasyon projesi adım adım: TISKI Trabzon
TİSKİ Trabzon projesi işe yarar bir vaka çalışmasıdır, çünkü temiz bir Tip 1 modernizasyonun uçtan uca nasıl göründüğünü gösterir.
Saha: TİSKİ şebekesindeki yaşlanan belediye ham su alma yapıları. Bölgesel bir sistem boyunca birden çok su alma noktası. Özgün kaba ızgaralar, çubuk aralığı ince filtrasyon için fazla geniş ve açısı kendi kendini temizleme için fazla yatık olan Tirol tipi plakalardı.
İşletme sorunu: Yoğun tortu taşınan olaylar sırasında süregelen tıkanma. Standart işletme uygulaması elle temizlikti. TİSKİ, şebeke genelinde temizlik için her hafta operatör saatleri harcıyordu.
Modernizasyon kararı: Her su alma noktasında doğrudan panel değişimi. Mevcut beton savaklar ve taşıyıcı yapılar sağlamdı. Yalnızca eleme panellerinin değişmesi gerekiyordu.
Mühendislik çalışması: ADENCO her su alma noktasını inceledi, mevcut geometriyi ölçüp kayıt altına aldı ve mevcut montaj ölçülerine uyan Coanda ızgaraları tasarladı. Ölçüler su alma yapıları arasında farklılık gösterdiğinde, tek bir tasarım her yapıya dayatılmak yerine ızgaralar özelleştirildi.
İmalat: İki teslimat aşaması: Aşama 1 (22 ızgara), ardından Aşama 2 (42 ızgara). Toplam 64. Tamamı 304 paslanmaz çelikten.
Montaj: Beton işi yok. Mevcut tortu plakalarının cıvataları söküldü; yeni Coanda ızgaraları aynı mesnetlere cıvatalandı. Su alma yapısı başına toplam duruş süresi yarım günden az oldu.
Sonuç: Sıfır elektrik tüketimi (ızgaralar pasiftir). Tüm işletme debisi aralığında kendi kendini temizleme. Şebekede tıkanma kaynaklı operatör saatleri, TİSKİ'nin "ihmal edilebilir" diye tanımladığı bir seviyeye indi.
Toplam proje yatırımı, etkilenen su alma yapılarının yeniden inşasına kıyasla bir kat mertebesinde daha düşük kaldı. Modernizasyon maliyet karşılaştırması pratikte budur.
Modernizasyonda sık yapılan hatalar
12 yıllık Coanda modernizasyonu boyunca aynı beş hata tekrar tekrar ortaya çıkıyor. Bunlardan kaçının, projeniz sorunsuz ilerler.
1. Hata: Slotu fazla ince belirlemek. "Daha dar daha iyidir" varsayımıyla, uygulamanın gerektirdiğinden daha dar bir slot seçme eğilimi vardır. Böyle değildir. Dar slotlar daha hızlı kirlenir, yük kaybını artırır ve süpürme hızını sınırlayan daha yatık bir kama teli eğimi gerektirir. Slot açıklığını uygulamaya göre seçin: orta düzeyde yüzen tortu bulunan hidroelektrik için tipik olarak 1,0 mm, daha darı yalnızca balık koruma veya ince partikül gideriminde. Daha geniş bir slot ise yalnızca ağır yüzen tortu varsa ve ince filtrasyona ihtiyacınız yoksa.
2. Hata: Yaklaşım geometrisini göz ardı etmek. Bir Coanda ızgarası, ancak kendisine ulaşan akış kadar iyidir. Yaklaşım türbülanslıysa (düzensiz savak kreti, savak arkasında asimetrik havuz, istenmeyen savak taşmaları) ızgara kendi kendini temizlemek yerine darbeli biçimde tıkanır. Yaklaşım geometrisini montajdan bir gün önce değil, mühendislik aşamasında doğru şekilde ölçün ve kayıt altına alın.
3. Hata: Alışılmadık sahalarda mühendis incelemesini atlamak. Tirol tipi modernizasyonların çoğu ders kitabı örneğidir. Bazıları değildir: alışılmadık düşü (hidrolik yük) değerleri, alışılmadık savak genişlikleri, alışılmadık yüzen tortu profilleri, çok yüksek veya çok düşük tasarım debileri, balık koruma gereksinimleriyle birleşen modernizasyonlar. Mühendis incelemesinin maliyetini geri kazandığı yerler tam olarak bu sahalardır. Boyutlandırma Aracımız bu koşullar için otomatik olarak bir uyarı gösterir ve imalat başlamadan önce inceleme için bunları bir ADENCO mühendisine iletir.
Hata 4: Malzeme kalitesini düşük seçmek. 304 paslanmaz çelik, tatlı su dağ dereleri için standart seçimdir; klorür veya deniz suyu etkisi taşıyan sularda 316L seçilir. Yüksek oranda klorür içeren sular (jeotermal, kıyı haliç suları, ılık acı su) için ikisi de doğru seçim değildir. Duplex 2205 veya Süper Duplex 2507 gerektiren bir su kimyası için östenitik bir kalite seçmek, 25 yıllık tasarım ömrüne sahip bir ızgaranın ömrünü 5 yıla düşürür. İmalattan önce su kimyasını (varsayım değil, ölçülmüş bir analiz) teyit edin.
Hata 5: Gereken yerde koruma barlarının bulunmaması. "Yoğun yüzen tortu" ve "taşkın riski" taşıyan işletme ortamları, memba tarafında koruma barları gerektirir (kama telinin önüne monte edilen ve kaya ve kütük darbelerini karşılayan paslanmaz çelik barlar). Kütükler ve iri çakıl, taşkın anındaki akış hızlarında kama telli panellere zarar verebilir. Koruma barları, korudukları ızgaranın maliyetinin küçük bir kısmı kadardır. Sahanızda taşkınlar sırasında iri yüzen tortu problemi yaşanmışsa, koruma barlarını projeye dahil edin.
Tirol tipi bir modernizasyon için teklif talebi (RFQ) kontrol listesi
Tirol tipi bir modernizasyon için teklif istemeye hazır olduğunuzda, bu verileri ADENCO mühendisliğine gönderin. Verdiğiniz bilgi ne kadar eksiksizse, mühendis incelemesinden geçmiş teklif o kadar doğru olur.
- Mevcut savak geometrisi: genişlik, eşik kesiti, mevcut kaba ızgara açısı, savak kreti altındaki mevcut düşü (düşü yüksekliği).
- Tasarım debisi l/s veya m³/h olarak. Hem maksimum işletme debisi hem de minimum işletme debisi.
- Mevcut kaba ızgara ayrıntıları: çubuk aralığı, toplam alan, mesnet düzeni.
- Su kütlesinin türü: nehir / dağ deresi / kanal / rezervuar; mevsimsel akış rejimi; varsa buz oluşumu geçmişi.
- Yüzen tortu türü ve yükü: hâlihazırda ne tutuluyor (yaprak / dal / çakıl / silt / karışık); sel olayı geçmişi.
- Su kimyası: pH, klorür içeriği (mg/L), toplam çözünmüş katı madde (TDS), sediment yükü. Varsa laboratuvar analizi.
- Varsa balık koruma gereksinimleri. Yerel düzenleyicinin uygunluk kriterleri.
- Fotoğraflar: mevcut su alma yapısı, savak, kaba ızgara detayı, yaklaşım geometrisi, mansap toplama.
- İhale veya teslimat programı: istenen devreye alma tarihi, sözleşme veya alt sözleşme yapısı.
Bunu İletişim formu üzerinden serbest biçimli bir RFQ olarak gönderebilir ya da resmi RFQ öncesinde ön konfigürasyon almak için önce Boyutlandırma Aracı'na girebilirsiniz. Boyutlandırma aracının sonucu mühendislik düzeyindedir ve 5 dakikaya değer; teklif döngüsündeki karşılıklı yazışmaların çoğunu ortadan kaldırır.
Tirol tipinden Coanda'ya modernizasyon, orta ölçekli bir küçük HES için mevcut en yüksek getirili yatırım iyileştirmelerinden biridir. Beton işinin miktarı genellikle azdır. İşletme kazancı genellikle büyüktür. Ve modernizasyon maliyet karşılaştırması, tıkanmanın başlıca işletme sorunu olduğu neredeyse her sahada olumludur.
Tirol tipi su alma yapısı size üretim kaybettiriyorsa, modernize edin. Yeni ızgara maliyetini hızla geri kazanır.