SR-HM 430C جهاز تدريب على توربينات فرانسيس - معدات التدريب الهندسي في مجال الموائع - معدات تعليمية وتدريبية1. الوصف
• خصائص توربينة فرانسيس (Francis turbine) عالية الأداء.
• رؤية مثالية لمنطقة تشغيل التوربينة.
• ريش توجيه قابلة للتعديل لضبط القدرة الناتجة. تنتمي توربينة فرانسيس إلى فئة "توربينات رد الفعل" (Reaction turbines)، التي تعمل على تحويل طاقة الضغط الخاصة بالوسط العامل (الماء) إلى طاقة حركية داخل ريش التوجيه وفي العضو الدوار (الروتور). تُستخدم توربينات فرانسيس عادةً مع الرؤوس الهيدروليكية المتوسطة. ويتم التحكم في قدرة التوربينة عن طريق ضبط ريش التوجيه. ومن الناحية العملية، تُستخدم توربينات فرانسيس في محطات توليد الطاقة التي تعمل بنظام "جريان النهر" (Run-of-river)، وكذلك في محطات التخزين بالضخ. يتيح الجهاز SR-HM430C إجراء فحوصات دقيقة لوظيفة وسلوك التشغيل الخاص بتوربينة فرانسيس. كما تضمن أبعاد الجهاز التدريبي الحصول على قيم قياس واقعية ودقيقة. تتكون دائرة المياه المغلقة من خزان (مع إمكانية إضافة نظام تبريد اختياري)، ومضخة طاردة مركزية، وصمام للتحكم في التدفق يُستخدم لضبط ضغط الدخول.
تتيح منطقة التشغيل الشفافة في التوربينة رؤية مثالية لتدفق المياه، والعضو الدوار، وريش التوجيه أثناء عملية التشغيل. ومن خلال ضبط ريش التوجيه، يتم تغيير "زاوية الهجوم" (Angle of attack)، والمقطع العرضي للتدفق، وبالتالي تتغير القدرة الناتجة عن التوربينة. ويُستخدم محرك غير متزامن (Asynchronous machine) كمولد كهربائي لتوفير الحمل اللازم على التوربينة. كما تضمن المضخة -التي تعمل بسرعة متغيرة يتم التحكم فيها عبر محول تردد- تحقيق كفاءة عالية في استهلاك الطاقة أثناء التشغيل.
يتم تسجيل سرعة دوران التوربينة باستخدام مستشعر موضعي تحريضي (Inductive sensor) يعمل دون تلامس، ويكون مثبتاً على عمود المولد. وقد جُهز المولد بمحمل بندولي (Pendulum bearing) وبمستشعر للقوة بهدف تحديد قيمة عزم الدوران. كما يتم تسجيل قيم الضغط عند مدخل ومخرج التوربينة، بالإضافة إلى درجة الحرارة ومعدل التدفق، وذلك باستخدام مجموعة من المستشعرات. وتُعرض القيم المقاسة رقمياً على الشاشة، مع إمكانية معالجتها وتحليلها بشكل أوسع لاحقاً باستخدام جهاز الحاسوب الشخصي (PC). ويتم تحديد بيانات الأداء الناتجة عن التوربينة الخاضعة للفحص، مع إمكانية تمثيل هذه البيانات في صورة "منحنيات الخصائص" (Characteristic curves).
أهداف التعلم / التجارب العملية
• دراسة عملية تحويل الطاقة الهيدروليكية إلى طاقة ميكانيكية.
• تحديد القدرة الميكانيكية والقدرة الهيدروليكية للتوربينة.
• تحديد كفاءة التوربينة.
• تسجيل ورسم منحنيات الخصائص التشغيلية.
• دراسة تأثير موضع ريش التوجيه على الأداء.
• تحليل "مثلثات السرعة" (Velocity triangles).
٢. المواصفات
[١] دراسة توربين فرانسيس
[٢] دائرة مياه مغلقة مزودة بمضخة ومحرك وصمام تحكم في التدفق وخزان مع تبريد اختياري
[٣] مضخة متغيرة السرعة عبر محول تردد
[٤] ضبط معدل التدفق عبر صمام التحكم في التدفق
[٥] تحميل التوربين باستخدام آلة غير متزامنة كمولد
[٦] دوار التوربين وريش التوجيه مرئية بالكامل
[٧] ريش توجيه قابلة للتعديل لضبط زوايا الهجوم المختلفة
[٨] قياس سرعة بدون تلامس عند عمود المولد ومستشعر قوة لقياس عزم الدوران
[٩] شاشة عرض رقمية لدرجة الحرارة ومعدل التدفق والضغط (مقياس ضغط إضافي ضمن نطاق التوريد) والسرعة وعزم الدوران والطاقة الكهربائية للمولد
