Debi Hesabı
Hidroelektrik santrallerde kullanılan türbinler su gücüyle çalıştığı için, türbin seçimi bakımından bu türbinlere birim zamanda gelen su miktarının önemi büyüktür. Bu yüzden bir hidroelektrik santralin kurulum aşamasında kullanılacak türbin seçiminde dikkat edilmesi gereken başlıca noktalardan biri akıntının debi değerleridir. Bu debi değerleri bogazın çeşitli yerlerine konmuş akıntı gözlem istasyonları aracılığıyla belirlenir. Ancak bu sayede güvenli ve kesin bir şekilde türbin hesabı yapılabilir. Debi hesabında akım gözlem istasyonlarında yapılan ölçümlerle günlük ortalama debi ve yıllık ortalama debi değerleri hesaplanır. Elde edilen bu değerlerle 4 çeşit grafik çizilebilir.
1. Yıllık Ani Debi Grafikleri:
Bu grafikler apsise zaman, ordinata da bir sene içinde o güne ait ortalama günlük debi koyulmak suretiyle elde edilir.
2. Düzenlenmiş Debi Eğrileri:
Bu grafik akım gözlem istasyonlarında uzun yıllar yapılan ölçümlerin büyüklük sırasına göre düzenlenmiş halidir. İstatiksel deneyimle düzenlenmiş debi eğrileri frekansların toplamı veya integral eğrisidir. Birçok senelerin 365 günlük debileri büyüklük sırasına göre tertiplenirse, ortalama yıllık tertiplenmiş debi eğrisi elde edilir.
3. Frekans Yoğunluğu Eğrisi:
Bu grafiklerde Q debisi ile Q+³Q arasında debi veren gün adedi (tekrarlanma sayısı) bir sütun ile gösterilir ve bu suretle elde edilen grafiğin tepe noktaları birleştirilirse frekans yoğunluğu eğrisi elde edilir. Aşağıdaki grafiklerde y frekans yoğunluğunu gösterirken y1 aynı büyüklüğün boyutsuz halini göstermektedir.
4. Kümülatif Frekans Eğrisi:
Düzenlenmiş debi eğrisinin özel bir hali olan bu eğride apsise Q debileri yazılırken ordinata frekans değerleri yazılır. Bu eğri aynı zamanda debi frekans yoğunluğu eğrisinin integraline karşı gelmektedir. Kümülatif frekans eğrisinin en önemli özelliği ise seçilen bir Q değerine karşılık gelen frekans değerlerinin Q’dan küçük debilere olasılığı ihtimalini vermesidir.
Net Düşü Hesabı
Türbin seçiminde kullanılan diğer bir kriter de düşü hesabıdır. Düşü hesabında öncelikle brüt düşü belirlenmektedir. Brüt düşü bir akım gözlem istasyonunun hidroelektrik santralden yüksekliğidir. Fakat bu değer türbine ulaşana kadar çeşitli kayıplara uğradığı bilinmektedir. Bu kayıplar suyun boru cidarına sürtünmesinden dolayı oluşan lineer kayıplar, sistemdeki filtre, manşon, vana vb. elemanlardan dolayı oluşan kayıplar da lokal kayıplardır. Bu ikisinin toplamı sistemde oluşan toplam kayıpları verecektir.Türkiye’de yapılan çalışmalardan, toplam kayıpların (Q³H), yaklaşık olarak geometrik yüksekliğin (Hg) %3 ile %5 arasında değiştiği görülmektedir. Bu çalışmada da bu sebeple toplam kayıplar, geometrik yüksekliğin %4’ü alınmıştır. Net düşüde , geometrik yükseklikten kayıpların farkına eşit olacaktır.
Ho = Hg - Q ³H
Q ³H = 0.04Hg
Türbine Ait Büyüklüklerin Bulunması
Türbin seçimi için yapılacak kabuller:
1) Nehir tipi santral kabul edilmiştir.
2) Zamanın %70’inde var olan debi kabul edilmiştir. Böylece de debi eğrilerinden frekans yoğunluğu eğrilerinde, %70’e karşılık gelen debi, türbin debisi olarak kabul edilmiştir.
3) Bogaz-boy kesitinde (1 / 2.500.000) ölçekli haritalar kullanılır
4) DSİ,Hidrografi ve Oşinografi Gözlem İstasyonları’na ait rakım değerleri alınarak Bogaz-boy kesitleri çizilmiştir.
5) Türbin devir sayısı yaklaşık 45 d/d olarak kullanılmıştır.
6) Türbin genel verimi yaklaşık olarak %90 kabul edilmiştir.
Bunlarla birlikte, türbin efektif gücü (Ne) için;
Ne = (g Q Ho hg) / 75 (BG) =13.33 Q Ho hg (BG)
Ne = (g Q Ho hg) / 102 (kW) = 9.81 Q Ho hg (kW)
ns = (n Ne1/2 ) / Ho5/4
olarak bilinmektedir.
*Hidroenerji Potansiyeli Akım Debi-Q Ho (mss) Ne (kW) Türbin Tipi (m3/s)*