Research Article
BibTex RIS Cite

HİDROELEKTRİK SANTRALLERDE TÜRBİN-GENERATÖR ÜNİTESİNDE VERİM İZLEME SİSTEMİNİN KURULMASI-SAHA ÇALIŞMASI

Year 2024, , 1128 - 1144, 03.12.2024

Gökhan Özbek , Sabir Rüstemli

https://doi.org/10.17780/ksujes.1429733

Abstract

Hidroelektrik santrallerinde verim kaybının en fazla gerçekleştiği yer, türbinlerdir. Bu kayıpların sebepleri ve oranları santrallere ve hatta türbin-generatör ünitelerinin karakteristiklerine bağlı olarak değişmektedir. Türbinlerdeki verim kaybının tespit edilebilmesi, kestirimci bakımların veya optimizasyon çalışmalarının zamanında, doğru bir şekilde yapılabilmesi türbinin mevcut durumunun bilinmesine bağlıdır. Bu çalışmada, türbin veriminin anlık hesaplanması için Alpaslan-1 Hidroelektrik Santraline ait bir türbin-generatör ünitesinde gerçek zamanlı akış ve verim izleme sistemi kuruldu. Boya seyreltme metodu ile debi ölçümü ve türbin performans testlerinden olan mutlak testler yapıldı. Ölçülen debi değeri ile Winter-Kennedy akış sabiti bulundu ve böylece bir diğer performans testlerinden olan endeks testleri, Winter-Kennedy metodu kullanılarak yapıldı. Ayrıca testlerde santral, ünite, generatör verimleri de hesaplandı. Verim izleme sistemi kullanılarak yapılan testlerde türbin veriminde %3,5 oranında bir düşüşün olduğu görüldü. Winter-Kennedy metodu kullanılarak anlık debi hesabı ve anlık verim hesabı yapacak şekilde nihai olarak ayarlanan sistem, çalışır vaziyette bırakıldı.

Keywords

Verim izleme sistemi hidrolik türbinler debi ölçümü Winter-Kennedy metodu

References

  • Akhtar T., Rehman A.U., Jamil M., & Gilani S.O. (2020). Impact of an energy monitoring system on the energy efficiency of an automobile factory: A case study. Energies. 13(10), 1-20. https://doi.org/10.3390/en13102577
  • Aydin, C., & Esen, Ö. (2018). Does the level of energy intensity matter in the effect of energy consumption on the growth of transition economies? Evidence from dynamic panel threshold analysis. Energy Economics, 69, 185-195. https://doi.org/10.1016/j.eneco.2017.11.010
  • Bolla, R., Bruschi, R., Davoli, F., & Cucchietti, F. (2011). Energy efficiency in the future internet: a survey of existing approaches and trends in energy-aware fixed network infrastructures. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 13(2), 223-244. https://doi.org/10.1109/SURV.2011.071410. 00073
  • British Petroleum (BP). (2023). BP Energy Outlook 2022 Edition. https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/energy-outlook/bp-energy-outlook-2022.pdf Accessed 21.12.2023
  • Cui, Q., Kuang, H.,Wu, C., & Li, Y. (2014). The changing trend and influencing factors of energy effciency: The case of nine countries. Energy, 64(C), 1026–1034. https://doi.org/10.1016/j.energy. 2013.11.060
  • Çengel, Y. A., & Boles, M. A. (1993) Mühendislik yaklaşımıyla termodinamik. Taner Derbentli (Çev.), İstanbul: Literatür Yayıncılık.
  • Demir Onay, R. & Aydın, C. (2021). Enerji-sermaye arasındaki değişken ikame esnekliğinin ekonomik büyümeye etkisi. JOEEP: Journal of Emerging Economies and Policy, 6(2), 196-204.
  • Düzgün, B. (2018). Türkiye elektrik iletim ve dağıtım şebekesinin enerji verimliliğinin değerlendirilmesi ve 2023 projeksiyonları. Politeknik Dergisi, 21(3), 621-632. https://doi.org/10.2339/politeknik.389604
  • Dyrstad, J.M., Skonhoft, A., Christensen, M.Q., & Ødegaard, E.T. (2019). Does economic growth eat up environmental improvements? Electricity production and fossil fuel emission in OECD countries 1980–2014. Energy Policy, 125,103–109. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2018.10.051
  • Enerji Tabi Kaynaklar Bakanlığı(ETKB), Hatcd Ltd., & Dünya Bankası. (2020a). Elektrik üretiminde enerji verimliliği-Alpaslan-1 HES türbin performans testleri. Test Raporu. Ankara 73s.
  • Enerji Tabi Kaynaklar Bakanlığı (ETKB), Hatcd Ltd., & Dünya Bankası. (2020b). Elektrik üretiminde enerji verimliliği-Alpaslan-1 HES ölçü cihazları değerlendirme raporu. Değerlendirme Raporu. Ankara 57s.
  • EÜAŞ, Elektrik üretim Anonim Şirketi. (2023a). Elektrik üretimi ve ticareti sektör raporu 2022. https://www.euas.gov.tr/raporlar Erişim tarihi 24.12.2023
  • EÜAŞ, Elektrik Üretim Anonim Şirketi. (2023b). Yıllık faaliyet raporu 2022. https://www.euas.gov.tr/raporlar Erişim tarihi 24.12.2023
  • Flavin, C., & Lenssen, N. (1994). Enerjide arayışlar. Yaman Köseoğlu (Çev.). İstanbul: Tema Vakfı Yayınları
  • Gezer, O. (2021, Nisan). Verim izleme sistemi kurulumu ve operasyonlar. EÜAŞ IPA Eğitim Programı (s: 2-30). EÜAŞ.
  • Hardcastle, A., & Waterman-Hoey, S. (2009). Energy efficiency industry trends and workforce development in washington state. Study Report Phaes 1. University of Washington State University, Washington 67s.
  • Heffner, G., Maurer, L., Sarkar, A., & Wang, X. (2010). Minding the gap: World Bank’s assistance to power shortage mitigation in the developing world. Energy, 35 (4), 1584–1591. https://doi.org/10.1016/j.energy.2009.05.027
  • Hepbaşlı, A. (2001). Sanayide Enerji Yönetim Programının Temeller. Termoklima Dergisi, 106, 63-75.
  • IEA, International Energy Agency. (2022a, June). World energy investment 2022. https://www.iea.org/reports/world-energy-investment-2022 Accessed 25.12.2023
  • IEA, International Energy Agency. (2022b, October). World energy outlook 2022. https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2022 Accessed 25.12.2023
  • IHA, Internatıonal Hydropower Assocıatıon (2022, July). 2022 Hydropower Status Report. https://www.hydropower.org/publications/2022-hydropower-status-report Erişim tarihi 25.12.2023
  • Kırlı, M., & Kulu, T. (2016). Enerji yönetimi ve enerji muhasebesi. Journal of Human Sciences, 13(3), 4891-4905. https://doi.org/10.14687/jhs.v13i3.4244
  • Kocaman, B. (2015). Yenilenebilir enerji kaynaklı mikro şebekelerde enerji yönetimi. Doktora Tezi. Kocaeli Üniversitesi Fen bilimleri Enstitüsü Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Kocaeli 178s.
  • Koç, E., & Şenel, M. C. (2013). Dünyada ve Türkiye’de enerji durumu - Genel değerlendirme, TMMOB Mühendis ve Makine Dergisi, 54 (639), 32-44.
  • Marques, G., & Pitarma, R. (2017). Monitoring energy consumption system to improve energy efficiency. In: A. Rocha, A.M. Correia, H. Adeli, L.P. Reis, & S. Costanzo (Eds.), Recent Advances in Information Systems and Technologies Volume 2 (pp. 3-11). Guarda:Polytechnic Institute of Guarda – Unit for Inland Developement, https://doi.org/10.1007/978-3-319-56538-5
  • Martirano, L., Bua, F., Cristaldi, L., Grigis, G., Mongiovì, L.G., Polverini, S., Tironi, E. (2019). Assessment for a distributed monitoring system for industrial and commercial applications. IEEE Transactions on Industry Applications. 55(6), 7320-7327. https://doi.org/10.1109/TIA.2019.2939507
  • Meral, M.E., Teke, A., & Tümay, M. (2009). Elektrik tesislerinde enerji verimliliği. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 14(1), 31-37. https://doi.org/10.17482/uujfe.79724
  • Mumlu, G. (2008). Enerji yönetim sistemi ve bir sanayi tesisinde enerji yönetimi uygulaması. Yüksek Lisans Tezi. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Sakarya 116s.
  • Özbakır, P. (2006). Enerji yönetimi. Yüksek Lisans Tezi. Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul 157s.
  • Özbek, G. (2022). Hidroelektrik santrallerinde enerji verimliliğine türbinin etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Bitlis Eren Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü Elektrik Elektronik Anabilim Dalı, Bitlis 126s.
  • Özbek, G., & Rüstemli, S. (2022). Hidrolik türbin performans testlerinin yapılmasında Winter-Kennedy metodunun kullanılması. Euroasia Journal of Mathematics, Engineering, Natural & Medical Sciences, 9 (22), 41-61. https://doi.org/10.5281/zenodo.6948331
  • Özbek, G., & Rüstemli, S. (2023). Hidrolik tübin performans testlerinin yapılmasında boya seyreltme metodunun kullanılması-saha çalışması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 28(3), 973-992. https://doi.org/10.53433/yyufbed.1190992
  • Pamir A. N. (2003). Dünyada ve Türkiye’de enerji, Türkiye’nin Enerji kaynakları ve enerji politikaları. Metalurji Dergisi, 134, 73-100.
  • Patterson, M.G. (1996). What is energy efficiency? Concepts, issues and methodological issues. Energy Policy, 24(5), 377–390. https://doi.org/10.1016/0301-4215(96)00017-1
  • Pekmezci, Z. (2020). Nükleer santrallere yönelik yerel halkın bakışı: Sinop ili örneği. Yüksek lisans Tezi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü Kamu Yönetimi Ana Bilim Dalı, Samsun 173s.
  • Tekel, E. (2006). Termik santrallerin enerji ve ekserji analizi. Yüksek Lisans Tezi. Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Denizli 99s.
  • UN DESA, Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United Nations. World population prospects 2022. https://population.un.org/wpp/ Accessed 24.12.2023
  • UN DESA, Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United Nations. World urbanization prospects 2018. https://population.un.org/wup/ Accessed 24.12.2023
  • Uzun, A., & Değirmen, M. (2018). Endüstriyel işletmelerde enerji verimliliği ve enerji yönetimi. International Journal of Economic Studies, 4(2), 83-97.
  • Wei, M., Patadia, S., & Kammen, D.M. (2010). Putting renewables and energy efficiency to work: how many jobs can the clean energy industry generate in the US? Energy Policy, 38(2), 919-931. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2009.10.044
  • Westermann, J. (2021, March). Efficiency Improvement. EÜAŞ IPA Training Program (pp. 10-55). EÜAŞ.

ESTABLISHMENT OF EFFICIENCY MONITORING SYSTEM IN TURBINE-GENERATOR UNIT IN HYDROELECTRIC POWER PLANTS-CASE STUDY

Year 2024, , 1128 - 1144, 03.12.2024

Gökhan Özbek , Sabir Rüstemli

https://doi.org/10.17780/ksujes.1429733

Abstract

In hydroelectric power plants, the place where the most efficiency loss occurs is the turbine. The reasons and rates of these losses vary depending on the characteristics of the power plants and even the turbine-generator units. Determining the efficiency loss in turbines, performing predictive maintenance or optimization studies in a timely and accurate manner depends on knowing the current status of the turbine. In this study, a real-time flow and efficiency monitoring system was installed in a turbine-generator unit belonging to Alpaslan-1 Hydroelectric Power Plant for instantaneous calculation of turbine efficiency. Flow measurement and absolute tests, which are turbine performance tests, were performed with the dye dilution method. The Winter-Kennedy flow constant was found with the measured flow value and thus, index tests, which are another performance test, were performed using the Winter-Kennedy method. In addition, power plant, unit and generator efficiencies were also calculated in the tests. In the tests performed using the efficiency monitoring system, it was observed that there was a 3.5% decrease in turbine efficiency. The system, which was finally set to calculate instantaneous flow and instantaneous efficiency using the Winter-Kennedy method, was left in operation.

Keywords

Efficiency monitoring system hydraulic turbines flow measurement Winter-Kennedy method index tests

References

  • Akhtar T., Rehman A.U., Jamil M., & Gilani S.O. (2020). Impact of an energy monitoring system on the energy efficiency of an automobile factory: A case study. Energies. 13(10), 1-20. https://doi.org/10.3390/en13102577
  • Aydin, C., & Esen, Ö. (2018). Does the level of energy intensity matter in the effect of energy consumption on the growth of transition economies? Evidence from dynamic panel threshold analysis. Energy Economics, 69, 185-195. https://doi.org/10.1016/j.eneco.2017.11.010
  • Bolla, R., Bruschi, R., Davoli, F., & Cucchietti, F. (2011). Energy efficiency in the future internet: a survey of existing approaches and trends in energy-aware fixed network infrastructures. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 13(2), 223-244. https://doi.org/10.1109/SURV.2011.071410. 00073
  • British Petroleum (BP). (2023). BP Energy Outlook 2022 Edition. https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/energy-outlook/bp-energy-outlook-2022.pdf Accessed 21.12.2023
  • Cui, Q., Kuang, H.,Wu, C., & Li, Y. (2014). The changing trend and influencing factors of energy effciency: The case of nine countries. Energy, 64(C), 1026–1034. https://doi.org/10.1016/j.energy. 2013.11.060
  • Çengel, Y. A., & Boles, M. A. (1993) Mühendislik yaklaşımıyla termodinamik. Taner Derbentli (Çev.), İstanbul: Literatür Yayıncılık.
  • Demir Onay, R. & Aydın, C. (2021). Enerji-sermaye arasındaki değişken ikame esnekliğinin ekonomik büyümeye etkisi. JOEEP: Journal of Emerging Economies and Policy, 6(2), 196-204.
  • Düzgün, B. (2018). Türkiye elektrik iletim ve dağıtım şebekesinin enerji verimliliğinin değerlendirilmesi ve 2023 projeksiyonları. Politeknik Dergisi, 21(3), 621-632. https://doi.org/10.2339/politeknik.389604
  • Dyrstad, J.M., Skonhoft, A., Christensen, M.Q., & Ødegaard, E.T. (2019). Does economic growth eat up environmental improvements? Electricity production and fossil fuel emission in OECD countries 1980–2014. Energy Policy, 125,103–109. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2018.10.051
  • Enerji Tabi Kaynaklar Bakanlığı(ETKB), Hatcd Ltd., & Dünya Bankası. (2020a). Elektrik üretiminde enerji verimliliği-Alpaslan-1 HES türbin performans testleri. Test Raporu. Ankara 73s.
  • Enerji Tabi Kaynaklar Bakanlığı (ETKB), Hatcd Ltd., & Dünya Bankası. (2020b). Elektrik üretiminde enerji verimliliği-Alpaslan-1 HES ölçü cihazları değerlendirme raporu. Değerlendirme Raporu. Ankara 57s.
  • EÜAŞ, Elektrik üretim Anonim Şirketi. (2023a). Elektrik üretimi ve ticareti sektör raporu 2022. https://www.euas.gov.tr/raporlar Erişim tarihi 24.12.2023
  • EÜAŞ, Elektrik Üretim Anonim Şirketi. (2023b). Yıllık faaliyet raporu 2022. https://www.euas.gov.tr/raporlar Erişim tarihi 24.12.2023
  • Flavin, C., & Lenssen, N. (1994). Enerjide arayışlar. Yaman Köseoğlu (Çev.). İstanbul: Tema Vakfı Yayınları
  • Gezer, O. (2021, Nisan). Verim izleme sistemi kurulumu ve operasyonlar. EÜAŞ IPA Eğitim Programı (s: 2-30). EÜAŞ.
  • Hardcastle, A., & Waterman-Hoey, S. (2009). Energy efficiency industry trends and workforce development in washington state. Study Report Phaes 1. University of Washington State University, Washington 67s.
  • Heffner, G., Maurer, L., Sarkar, A., & Wang, X. (2010). Minding the gap: World Bank’s assistance to power shortage mitigation in the developing world. Energy, 35 (4), 1584–1591. https://doi.org/10.1016/j.energy.2009.05.027
  • Hepbaşlı, A. (2001). Sanayide Enerji Yönetim Programının Temeller. Termoklima Dergisi, 106, 63-75.
  • IEA, International Energy Agency. (2022a, June). World energy investment 2022. https://www.iea.org/reports/world-energy-investment-2022 Accessed 25.12.2023
  • IEA, International Energy Agency. (2022b, October). World energy outlook 2022. https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2022 Accessed 25.12.2023
  • IHA, Internatıonal Hydropower Assocıatıon (2022, July). 2022 Hydropower Status Report. https://www.hydropower.org/publications/2022-hydropower-status-report Erişim tarihi 25.12.2023
  • Kırlı, M., & Kulu, T. (2016). Enerji yönetimi ve enerji muhasebesi. Journal of Human Sciences, 13(3), 4891-4905. https://doi.org/10.14687/jhs.v13i3.4244
  • Kocaman, B. (2015). Yenilenebilir enerji kaynaklı mikro şebekelerde enerji yönetimi. Doktora Tezi. Kocaeli Üniversitesi Fen bilimleri Enstitüsü Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Kocaeli 178s.
  • Koç, E., & Şenel, M. C. (2013). Dünyada ve Türkiye’de enerji durumu - Genel değerlendirme, TMMOB Mühendis ve Makine Dergisi, 54 (639), 32-44.
  • Marques, G., & Pitarma, R. (2017). Monitoring energy consumption system to improve energy efficiency. In: A. Rocha, A.M. Correia, H. Adeli, L.P. Reis, & S. Costanzo (Eds.), Recent Advances in Information Systems and Technologies Volume 2 (pp. 3-11). Guarda:Polytechnic Institute of Guarda – Unit for Inland Developement, https://doi.org/10.1007/978-3-319-56538-5
  • Martirano, L., Bua, F., Cristaldi, L., Grigis, G., Mongiovì, L.G., Polverini, S., Tironi, E. (2019). Assessment for a distributed monitoring system for industrial and commercial applications. IEEE Transactions on Industry Applications. 55(6), 7320-7327. https://doi.org/10.1109/TIA.2019.2939507
  • Meral, M.E., Teke, A., & Tümay, M. (2009). Elektrik tesislerinde enerji verimliliği. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 14(1), 31-37. https://doi.org/10.17482/uujfe.79724
  • Mumlu, G. (2008). Enerji yönetim sistemi ve bir sanayi tesisinde enerji yönetimi uygulaması. Yüksek Lisans Tezi. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Sakarya 116s.
  • Özbakır, P. (2006). Enerji yönetimi. Yüksek Lisans Tezi. Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul 157s.
  • Özbek, G. (2022). Hidroelektrik santrallerinde enerji verimliliğine türbinin etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Bitlis Eren Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü Elektrik Elektronik Anabilim Dalı, Bitlis 126s.
  • Özbek, G., & Rüstemli, S. (2022). Hidrolik türbin performans testlerinin yapılmasında Winter-Kennedy metodunun kullanılması. Euroasia Journal of Mathematics, Engineering, Natural & Medical Sciences, 9 (22), 41-61. https://doi.org/10.5281/zenodo.6948331
  • Özbek, G., & Rüstemli, S. (2023). Hidrolik tübin performans testlerinin yapılmasında boya seyreltme metodunun kullanılması-saha çalışması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 28(3), 973-992. https://doi.org/10.53433/yyufbed.1190992
  • Pamir A. N. (2003). Dünyada ve Türkiye’de enerji, Türkiye’nin Enerji kaynakları ve enerji politikaları. Metalurji Dergisi, 134, 73-100.
  • Patterson, M.G. (1996). What is energy efficiency? Concepts, issues and methodological issues. Energy Policy, 24(5), 377–390. https://doi.org/10.1016/0301-4215(96)00017-1
  • Pekmezci, Z. (2020). Nükleer santrallere yönelik yerel halkın bakışı: Sinop ili örneği. Yüksek lisans Tezi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü Kamu Yönetimi Ana Bilim Dalı, Samsun 173s.
  • Tekel, E. (2006). Termik santrallerin enerji ve ekserji analizi. Yüksek Lisans Tezi. Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Denizli 99s.
  • UN DESA, Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United Nations. World population prospects 2022. https://population.un.org/wpp/ Accessed 24.12.2023
  • UN DESA, Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United Nations. World urbanization prospects 2018. https://population.un.org/wup/ Accessed 24.12.2023
  • Uzun, A., & Değirmen, M. (2018). Endüstriyel işletmelerde enerji verimliliği ve enerji yönetimi. International Journal of Economic Studies, 4(2), 83-97.
  • Wei, M., Patadia, S., & Kammen, D.M. (2010). Putting renewables and energy efficiency to work: how many jobs can the clean energy industry generate in the US? Energy Policy, 38(2), 919-931. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2009.10.044
  • Westermann, J. (2021, March). Efficiency Improvement. EÜAŞ IPA Training Program (pp. 10-55). EÜAŞ.
There are 41 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Electrical Energy Generation (Incl. Renewables, Excl. Photovoltaics)
Journal Section Electrical and Electronics Engineering
Authors

Gökhan Özbek 0000-0003-1160-1955

Sabir Rüstemli 0000-0002-4957-1782

Publication Date December 3, 2024
Submission Date February 1, 2024
Acceptance Date September 11, 2024
Published in Issue Year 2024

Cite

APA Özbek, G., & Rüstemli, S. (2024). HİDROELEKTRİK SANTRALLERDE TÜRBİN-GENERATÖR ÜNİTESİNDE VERİM İZLEME SİSTEMİNİN KURULMASI-SAHA ÇALIŞMASI. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 27(4), 1128-1144. https://doi.org/10.17780/ksujes.1429733