Kavitasyon

Hidrolik Su Türbinlerinde Suni Dolgu Malzeme Kullanılarak Kavitasyon Onarımı

Kavitasyon; su zerreciklerinin çok büyük bir hızla malzeme yüzeyine çarpması ile meydana gelen büyük gürültülü darbelerin malzemenin yüzeyini süngerleştirerek tahrip etme olayıdır. Kavitasyon olayına su türbinlerinde, santrifüj pompalarda, gemi pervanelerinde, boru donanımlarındaki vana ve dirseklerde ve daha değişik alanlarda rastlamak mümkündür. Kavitasyonla çalışan herhangi bir türbinin veriminde bir miktar düşme olur. Ancak, kavitasyon olayının önemi; kavitasyonla çalışan bir türbinin yalnız veriminin düşmesinden değil, kavitasyon olayı tahribatına maruz kalan malzemenin çok süratli bir şekilde yıpranarak süngerleşmesinden ve parçalanmasından ileri gelmektedir.

Kavitasyon; su zerreciklerinin çok büyük bir hızla malzeme yüzeyine çarpması ile meydana gelen büyük gürültülü darbelerin malzemenin yüzeyini süngerleştirerek tahrip etme olayıdır. Kavitasyon olayına su türbinlerinde, santrifüj pompalarda, gemi pervanelerinde, boru donanımlarındaki vana ve dirseklerde ve daha değişik alanlarda rastlamak mümkündür. Kavitasyonla çalışan herhangi bir türbinin veriminde bir miktar düşme olur. Ancak, kavitasyon olayının önemi; kavitasyonla çalışan bir türbinin yalnız veriminin düşmesinden değil, kavitasyon olayı tahribatına maruz kalan malzemenin çok süratli bir şekilde yıpranarak süngerleşmesinden ve parçalanmasından ileri gelmektedir.

Ülkemizdeki hidroelektrik santrallerde, kavitasyonun çok olduğu türbin çarklarında şablon kullanılmadan periyodik olarak yüzey kaplama yapılmaktadır. Son yıllarda; kavitasyon olayı sonucu aşınan türbin çarklarının tamiri için yapılan harcamaların çok fazla olduğu düşünülerek, Gökçekaya ve Karakaya hidroelektrik santrallerinde (HES) suni malzeme kullanılarak kaynak dolgu yerine özellikle epoksi reçinelerin kullanılması ile bakım onarım maliyetlerinin çok daha aşağıya çekilmesi düşünülmüştür.

Hidroelektrik santrallerde özellikle Francis tipi hidrolik türbinlerde meydana gelen kavitasyon olayı sonucu, suni malzeme kullanılarak dolgu yapılması ve yapılan işlemin kaynak dolgu ile karşılaştırılarak, bu tür çalışmaların santral bakım onarım maliyetlerine olan net faydası, ülkemiz enerji arzı ve enerji güvenirliği açısından büyük bir önem arz etmektedir. Bu çalışmada, Karakaya HES'de meydana gelen kavitasyon tahribatının kaynak ve suni malzeme dolgusu kullanılarak onarılmasında bulunan sonuçlar kıyaslanmıştır.

Hidrolik türbinlerin konstrüksiyonlarının, tekniğin bu günkü gelişmiş olan imkânları sayesinde, kavitasyonsuz bir işletmeyi mümkün kılacak bir şekilde yapılması imkân dahilinde bulunmaktadır. Fakat teknik bakımdan kusursuz sayılabilecek olan böyle bir çözüm yolu, hidrolik türbinin ve hidroelektrik santral tesislerinin ekonomik bakımdan çok pahalıya mal olmasına sebep olur. Bu sebepledir ki, hidrolik türbinlerin imalatçıları, makinelerini kavitasyon olayı tehlikesine karşı yeter derecede emin, yeter derecede de ucuza imal etmek yolunu tercih ederler. Keza, hidrolik türbinlerin işletmecileri de, makinelerini ucuza alarak belirli kavitasyon olayı limitleri içinde çalıştırmak ve meydana gelecek kavitasyon olayı tahribatlarını belirli zaman periyotları içinde tamir etmek yolunu tercih ederler [1], [2].

Hidrolik türbinlerin kavitasyon olayı tahribatına maruz kalmadan işletilmeleri en çok arzu edilen bir husus olmakla beraber, özellikle Francis tipi hidrolik türbinlerde zamanla mutlaka kavitasyon olayı tahribatı meydana gelmektedir. Hidrolik türbinlerde zamanla meydana gelen bu kavitasyon olayı tahribatlarının onarılması için bugün başlıca iki metot kullanılmaktadır. Bu metotlardan bir tanesi, kavitasyon olayı tahribatı ile süngerimsi bir hal almış malzeme yüzeylerinin temizlenerek yüksek Cr-Ni alaşımlı kaynak elektrotları ile doldurulması metodudur. İkincisi ise kavitasyon olayı tahribatına uğradığı için üzerinde oyukçuklar açılmış ve süngerleşmiş malzeme yüzeylerinin temizlendikten sonra bazı özel suni malzemelerle sıvanarak doldurulması metodudur. Kaynak dolgu usulü ile tahribatlarının onarılması; alışılagelmiş bir onarım türüdür. Bazı hallerde kavitasyon olayının meydana gelmesi büyük ölçüde tahrik suyunun fiziksel özellikleri ile türbinin konstrüktif özelliklerine bağlı olabilir. Böyle hallerde kavitasyon olayı tahribatının kaynak dolgu usulü ile onarılması zorunlu olur. Ancak, kavitasyon olayı tahribatının meydana gelmesinde hidrolik akım ortamını teşkil eden tahrik suyunun korozyon yapma etkisi veya değişik cins malzemeler arasında meydana gelebilen elektrokimyasal olaylar büyük rol oynamakta ise bu takdirde de suni malzemelerle kavitasyon tahribatı onarım metodunun tatbik edilmesi gerekmektedir [1].

Kavitasyon Olayının Tarifi

Yüksek basınç türbinlerinde ayar kanatları arasında veya rotor kanatları arasında hareket halinde bulunan akımın, herhangi bir bölgesindeki akış hızının her hangi bir nedenle artması ve hızın arttığı bu bölgedeki basıncın suyun buharlaşma basıncı değerine kadar düşmesi, bu bölgelerdeki suyun buharlaşmasına ve yer yer içi doymuş su buharı ile dolu olan vakumlu hacimciklerin teşekkül etmesine sebep olur. Basıncın çok düştüğü yerlerde suyun buharlaşması ile teşekkül eden ve içi doymuş su buharı ile dolu olan bu vakumlu hacimciklerin genel akışkan hareketine uyarak genleşip - büzülmesi ve ani olarak ortadan kalkması esnasında su zerreciklerinin çok büyük bir hızla malzeme yüzeyine çarpması sonucu meydana gelen büyük gürültülü darbelerin malzemenin yüzeyini süngerleştirerek tahrip etmesi olayına "kavitasyon olayı" adı verilmektedir [3].

Vakumlu hacimciklerin su zerreciklerinin ses hızına yakın bir hızla ve milyonlarca defa malzeme üzerine çarpmaları sonunda malzeme yüzeyinde önce bir karıncılaşma, pürüzlenme ve daha sonrada küçük, küçük oyukçuklar meydana gelecektir. Malzeme yüzeyinde meydana gelen bu küçük oyukçuklar aynı olay nedeni ile zamanla büyüyüp derinleşecekler ve bir müddet sonrada malzeme adeta süngerleşecektir. Malzemenin süngerleşen kısımları zayıflayacağı için koparak yok olacak ve kavitasyon olayı tahribatı bu şekilde ilerleyip gidecektir.

Kavitasyon olayına su türbinlerinde, santrifüj pompalarda, gemi pervanelerinde, boru donanımlarındaki vana ve dirseklerde ve daha değişik alanlarda rastlamak mümkündür. Kavitasyonla çalışan herhangi bir türbinin veriminde bir miktar düşme olur. Ancak, kavitasyon olayının önemi; kavitasyonla çalışan bir türbinin yalnız veriminin düşmesinden değil, kavitasyon olayı tahribatına maruz kalan malzemenin çok süratli bir şekilde yıpranarak süngerleşmesinden ve parçalanmasından ileri gelmektedir.

Su türbinlerinin içersindeki hidrolik akım şekilleri, makineler imal edilmeden evvel tam olarak bilinmediği için bu sahada çalışan konstrüktör mühendisler eskiden beri çözülmesi zor olan bir sorun karşısında kalmışlardır. Hidrolik akım ortamının içinde teşekkül eden vakumlu hacimciklerin içersindeki su zerreciklerinin ses hızının bazen altında bazen de üstündeki hızlarla ve başka başka hidrolik akım kanunlarına uyarak hareket etmeleri de kavitasyon olayı sorununun çözümünü bir hayli güçleştirmektedir. Bu bakımdan mühendislik görüş açısına göre, kavitasyon olayı sorununun tamamen çözümlenmesi için gerekli, uzun ve çok pahalı çalışmalar yerine, ekonomik etkenler göz önüne alınarak, kavitasyon olayına tesir eden etkenlere karşı önlem almak ve gerektiğinde kavitasyon sınırına yaklaşarak çok büyük bir tehlike teşkil etmeyecek şekilde belirli bir kavitasyon olayı ile çalışmak daha isabetli bir yol olarak gözükmektedir [4].

Son yıllarda; kavitasyon olayı sonucu aşınan türbin çarklarının tamiri için yapılan harcamaların çok fazla olduğu düşünülerek, Gökçekaya ve Karakaya HES'de suni malzeme dolgu veya sıvama metodu kullanılarak kaynak dolgu yerine özellikle epoksi reçinelerin kullanılması ile bakım onarım maliyetlerinin çok daha aşağıya çekilmesi de düşünülmüştür.

Suni Dolgu Malzemesi ile Kavitasyon Tahribatının Onarılması

Hidrolik türbinlerdeki kavitasyon olayı tahribatı, pek çok hallerde malzemede meydana gelen korozyon olayının bir neticesi olarak ortaya çıkar. Öyle nehir ve akarsular vardır ki, bünyelerinde içerdikleri bazı kimyasal maddeler hidrolik makinenin malzemesinde aşırı derecede korozyon olayı tahribatına sebep olabilirler. Bir hidrolik türbinin rotorunun veya ayar kanadının korozyona uğraması neticesinde malzeme yüzeyi pürüzlenir, hidrolik akım bozulur ve kavitasyon olayının meydana gelmesi kolaylaşır. Bu sebepledir ki, hem tahrik suyunun korozyon yaptırma özelliğinden sakınmak ve hem de kavitasyon tahribatına uğramış bölgeleri tamir etmek maksadı ile bazı özel suni malzemelerin kullanılması yoluna gidilmektedir [5].

Hidrolik türbinlerde meydana gelen kavitasyon olayı tahribatlarının onarımı için bazı Batı Avrupa ülkelerinde geniş çapta kullanılan özel suni malzemeler; genellikle bünyelerinde dolgu maddesi olarak kuvartz unu ve zımpara tozu ihtiva eden polyamine-polyamide sert epoksi reçinelerinden imal edilmektedirler. Kavitasyon olayı tahribatlarının onarımlarında kullanılan bu özel suni malzemelerin özellikleri, imal eden firmalara göre değişmekle beraber genel olarak 70-95 °C arasındaki sıcaklıklara dayanabilmekte ve elastiklik modülleri ise oldukça yüksek olmaktadır.

Bazı tip sıcak tatbikli suni malzemeler 115°C ile 120°C arasında ısıtılmış vaziyette iken kavitasyon tahribatına uğramış malzeme yüzeylerine sıvanmakta ve çevre sıcaklığı olan 20°C sıcaklığa kadar soğuduklarında emaye bir yüzey gibi pürüzsüz olarak sertleşmektedirler [6].

Suni dolgu malzemesinin özellikleri

Bu metodun özellikleri şunlardır:

- Üç saat sonra sertleştikleri için malzeme üzerine sıvanma özellikleri kaybolur.

- Minimum kullanılma sıcaklığı +5 °C ve normal kullanılma sıcaklığı ise 20-25 °C'dır.

- Suni malzemenin her bir sıva tabakası kalınlığı 1,5-3 mm olarak yapılabilir.

- Her bir sıva tabakasını tatbik etme süresi arası iki günden fazla olursa veya bir kat tam sertleşmeden diğer kat tatbik edilirse onarımdan başarı alınamaz.

- Bu tip suni malzemelere özel çabuk sertleştirme aktif maddesi ilave edildiğinde sıva tabakaları 30 dakika gibi kısa bir süre içinde sertleşebilirler (katalizör).

- Bu tip suni malzemeyi meydana getiren elementler 20-25 °C sıcaklıktaki bir su banyosu içindeki bir kapta ısıtılmak suretiyle kullanılabilir hale getirilebilirler.

- l mm kalınlığında l m2'ik bir yüzeyin onarımı için 2-3 kg - ICOSIT 100 tipi suni malzeme veya 3 mm kalınlığında l m2'lik bir yüzeyin onarımı için 8-10 kg ICOSIT 300 tipi suni malzeme kâfi gelmektedir.

- İş elbisesi veya ellere sürüldüğünde çözücü bir kimyasal madde ile silinebilmekte veya taze iken sabun ile yıkanıp temizlenebilmektedir.

-  Sağlığa zararlı hiç bir tesirleri yoktur.

-  Kaynak elektrotlarına nazaran 5-6 kat ucuzdur.

- Özel aktif maddelerinin katılıp karıştırılması ile +5 °C ila +20 °C sıcaklıklar arasında malzeme üzerine çok kolay bir şekilde sıvanabilirler.

- Suni malzemelerle kavitasyon olayı tahribatının onarımının yapılabilmesi için evvela kavitasyon tahribatına uğradığı için süngerleşmiş olan malzeme yüzeylerinin, ince kum veya sivri uçlu ince metal talaşları püskürtmek suretiyle temizlenmesi gerekmektedir. Suni malzeme sıvanacak olan yüzeylerin pas, yağ, kir ve rutubetten tam olarak temizlenmesi zorunludur. Aksi takdirde suni malzeme sıvama metodu ile kavitasyon tahribatının onarımından başarılı bir netice almak mümkün değildir.

- Suni malzeme ile onarımı yapılacak olan kavitasyon tahribatına uğramış yüzeylerin ince kum püskürtmek suretiyle temizlenebilmesi için özel kum püskürtme aparatlarına ihtiyaç vardır. Ancak bu aparatlar çok komplike ve pahalı değildirler.

- İnce kuvartz kumu püskürtülmek suretiyle temizlenen malzeme yüzeylerinin, özel tarifelerine göre hazırlanan suni malzemenin ıspatula ile sıvanması suretiyle dolgusu yapılmakta ve pürüzsüz hale getirilmektedir.

- Onarımı yapılan yüzeylere suni malzeme sıvanması esnasında herhangi bir klima tesisatına gerek duyulmamaktadır.

-  Ancak, onarım yapılan yerlere +20 °C civarında kuru hava basılması onarım işleminin sıhhati bakımından çok faydalı olmaktadır. +20 °C civarındaki bu kuru hava, türbin emme borusu, salyangoz, ayar kanatları veya türbin rotoru kanatları gibi yerlerdeki çalışma mahallerinin önüne basit bir elektrik sobalı vantilatör yerleştirilmek suretiyle kolayca temin edilebilmektedir. Bu sıcak kuru havanın, onarım ameliyesi süresince ve suni malzemenin sertleşmesi sona erinceye kadar basılması çok faydalı olmaktadır.

- Aynı büyüklükteki bir kavitasyon tahribatı yüzeyinin sunî malzeme ile onarılması işi, alışılagelmiş olan kaynak dolgu usulüne nazaran, zaman bakımından 1/3'ü kadar bir zamanda yapılabilmekte ve fiyat bakımından ise kaynak dolgu ile onarımın 1/5'i ila 1/6' sı kadar bir masrafla gerçekleştirilebilmektedir [5].

- Bu sebepledir ki suni malzeme sıvanmak suretiyle kavitasyon olayı tahribatlarının onarılması metodu, bilhassa bazı Batı Avrupa ülkelerinde alçak ve orta düşülü hidrolik türbinlerde ve türbo-pompalarda çok geniş bir tatbikat sahası bulmuş durumdadır.

Karakaya HES'de suni malzemenin kullanılması

Karakaya HES, Türkiye'de mevcut hidroelektrik santrallerimizden en çok kavitasyon tahribatı görenlerindendir. Santral 6*300 MW olmak üzere toplam 1800 MW kurulu gücü ve yıllık yaklaşık olarak 7.500.000.000 kW saat enerji üretimi ile Atatürk HES'den sonra en büyük ikinci santraldir. 1987 yılında ilk üretimine başlamıştır [7]. Türbin çark kanatlarında aşırı kavitasyon olayı görüldüğünden, her sene 2 ünite revizyon çalışmasına alınmaktadır. 6 ünitesi bulunan santralde dolayısıyla her ünite, 3 yıl aralıklarla kavitasyon için revizyona alınabilmektedir [5].

Karakaya Hidroelektrik Santrali'nde; 6 adet düşey eksenli Francis tipi türbin kullanılmıştır. Kullanılan bu türbinlerin her birisi 408.000 BG gücünde, 150 dev./dak. hızdadır. Çark çapı 5150 mm olup, debisi 233 m3/sn'dir. Türbinler su soğutmalı klavuz yataklar ile yataklanmış olup, yataklar kendiliğinden yağlamalıdır. Verimi 0,92 olan türbinin çark ağırlığı 75 ton, şaft ağırlığı ise 100 tondur. Net düşü yüksekliği ise 145 metredir [8].

Türkiye'deki hidrolik santrallerde kavitasyon çalışmalarında uzun süre kaynak dolgu kullanılmıştır. Ancak, 06.09.2004 / 08.11.2004 tarihleri arasında Karakaya HES Ünite 1'de yapılan kavitasyon çalışması esnasında, sadece bir çark kanadının kavitasyona en çok maruz kaldığı bölgede, aşınma önleyici ve koruyucu suni dolgu malzemesi tatbik edilmiştir. 18.01.2006 /21.01.2006 tarihleri arasında ünite 1 kelebek vanasında yapılan çalışmadan dolayı emme borusu açılıp türbin çarklarının kavitasyonu kontrol edilmiştir. Bu kontrollerde; Cr-Ni kaplama yapılan çark kanatlarının ve labirentinin kavitasyona uğradığı, aşınma önleyici kullanılan çark kanadının hiçbir kavitasyona uğramadığı, kullanılan dolgu malzemelerinin yerlerinde madde kayıplarının olmadığı, bunun aksine özel dolgu malzeme kullanılmayan yerlerin tekrar eski kavitasyonlu haline geldiği görülmüştür. Bunun üzerine Ünite 5'e ait olan kavitasyon çalışmalarında da tüm çark için aynı dolgu malzemelerinin kullanımı için EÜAŞ (Elektrik Üretim Anonim Şirketi) Genel Müdürlüğünden özel izin alınmıştır [5].

Suni dolgu malzemesinin kullanılması

Gerekli izinleri müteakiben 13.09.2006 / 02.11.2006 tarihleri arasında revizyona alınan Ünite 5'e ait çark kanatlarında kavitasyona uğramış tüm bölümlere aşınma önleyici dolgu malzemeleri tatbik edilmiş, akabinde türbin çarkı seramik boya ile kaplanmıştır. Yapılan işlemler şunlardır [5]:

-   Çark yüzeyinde kavitasyon sonucu oluşmuş süngerleşmiş yapıların ortadan kaldırılması, oluşmuş derin oyuk yüzeylerdeki paslanmanın giderilmesi amacıyla çark yüzeyi taşlanmıştır.

Resim 1. Bakım personelince çarkın taşlanması

Resim 2. Üzerinde oyuklar oluşmuş, taşlanmış çark yüzeyi

- Dilimleme; seramik dolgu ve boya malzemelerini tedarik eden firmanın yetkili mühendislerince, uygulanacak ürünlerin çark yüzeyine tutunabilirliklerinin artırılması amacıyla çark kanatlarının çizikler açılmak suretiyle dilimlenmesi gerektiği ifade edilmiş, bu çerçevede çark kanatlarında derinliği düşük çizikler, baklava dilimleri şeklinde spiral kesme taşı ile oluşturulmuştur.

Resim 3. Karakaya HES-dilimlenmiş çark kanadı.

-  Son yüzey temizleme; çark ortam havasının çok nemli olmasından dolayı temizlenen bölümler kısa süre içinde tekrar paslanmakta, bunun da ileriki safhalarda uygulanacak olan aşınma önleyici dolgu malzemelerinin tutunabilirliğini azaltan bir etken olacağı tahmin edilmiştir. Pas tutmasını engellemek üzere yağlama yapılabileceği fikrinden, seramik boyanın yağlı yüzeye tutunamayacağı sebebiyle vazgeçilmiştir. Dolgu malzemelerinin ve seramik boyanın çark kanatlarına nüfusunu engelleyecek diğer kimyasallarında temizlik amaçlı kullanılmasının sakıncalı olması sebebiyle yüzey temizliği için yalnızca 'yağsız selülozik tiner' kimyasalının kullanılması fikri uygun görülmüştür. Ortam uygun resimde havalandırılarak gaz maskesi takmış personel tarafından çark, ön tinerleme sonucu büyük paslardan arındırılmaya çalışılmıştır.

Daha sonra çark kanatları son tinerlemenin ardından, bezle kurulanıp kuru hava altına tutulduktan sonra, ısıtıcılar çark kanatları üzerine yerleştirilmiştir.

Resim 4. Tinerle temizleme aşaması.

Resim 5. Tinerle temizlenmiş çark.

- Çark yüzeyinin ısıtılması; aşınma önleyici dolgu malzemelerinin çarka kuvvetle tutunabilmesi ve istenilen biçimde katılaşması için çark yüzeyinin uygun sıcaklığa getirilmesi gereklidir. Çark kanatlarının tinerle temizlik aşamasından sonra tinerin ortamdan uzaklaştığından emin olunması müteakibinde, kanat üzerine ısıtıcılar yerleştirilerek çark kanadının ısıtılması gerçekleştirilmiştir. Uygun görülen uygulama sıcaklığı 20 - 23 oC'dir.

-  Dolgu malzemelerin tatbiki; kavitasyon çalışmalarında kavite olmuş çarkta çukurları doldurmak üzere üç çeşit dolgu malzemesi kullanılmıştır. Kullanılan dolgu malzemelerin teknik özellikleri şöyledir:

Locktite 7219; yüksek darbe dirençli aşınma önleyicidir. Güçlendirilmiş yapıştırıcı malzemesi olduğundan darbeleri emer, hem sürtünmeye hem de darbeye maruz kalan yerlerde kullanılır. 120 oC sıcaklık dayanımına sahiptir. Locktite 7234; 205 oC sıcaklığa kadar dayanabilen gri renk bir seramik boyadır. Türbülansa ve pompa gövdeleri, pervane gibi parçaların üzerindeki boşluklara karşı gelmek için pürüzsüz, aşınmaya dayanıklı, düşük sürtünmeli bir kaplama olarak kullanılır.

Her bir dolgu malzemesi kutusunun içinde reçine ve bu reçineye uygun sertleştirici bulunmaktadır. Reçineler ve sertleştiriciler, ikiye bir oranında, plastik karıştırıcı kullanılarak, temiz bir metal kare plaka üzerinde, homojen bir kıvama gelinceye kadar elle karıştırılır. Daha sonra karışım el veya 'mala' ile kavite olmuş çukur bölgeye yerleştirilir. Uygun rulolar yardımıyla tüm çukura yaydırılan ilk kullanılan dolgu malzemesi olan Locktite 7219, tüm kavitasyon boyunca, derin ve geniş çukurları doldurmakta kullanılmıştır.

Resim 6. Çukur bölgeye tutunmuş Locktite 7219 dolgu malzemesinin görünüşü.

Büyük tanecikli bir yapıda olan Locktite 7219 kutusu açılıp reçinesi ve sertleştiricisi ile karışım hazırlandıktan sonra yarım saat içinde katılaşmaya gitmektedir. Bu sebeple homojen bir karışım eldesinden sonra vakit geçirilmeden kavitasyon sonucu oluşmuş derin çukurlara doldurulmalıdır. Sonra da karışımın üzerine kalın bir naylon tabakası konulup rulolar yardımıyla bu naylona baskı uygulanmalı ve kanadın formu bu bölgeye verilmelidir. İşlemler boyunca malzemelere ve uygulama noktalarına kesinlikle su ve nem temas etmemelidir.

-   Wear Resistance Putty" Aşınma Önleyici Macunun Tatbiki; gri renge sahip bu malzeme, Locktite 7219'a göre daha yumuşak, daha homojen ve daha kolay tatbik edilebilen bir yapı arz etmektedir. Aşınma önleyici macun kendisinden daha iri tanecikli olan Locktite 7219'un girmesinin zor olduğu daha küçük deliklere, yarıklara ve çiziklerin üzerine, süngerleşmiş metalin iç kesimlerine daha kolay girebilmesi bakımdan uygulanır. Sürülmesi ve tutunması daha kolaydır. 7219'la birliktelik oluşturması ve uyuşması kimyasal açıdan mümkündür. Reçinesi ve sertleştiricisi ikiye bir oranında karıştırılan bu malzemenin, katılaşma süresi takribi 20 dakikadır. Bir diğer versiyonu "Superior Metal" ismiyle geçmektedir.

Resim 7. Karakaya HES-kavitasyona maruz kalmış, küçük ve derinliği az oyukların gri renkli macun ile doldurulması.

Aşınma önleyici dolgu macununun uygulanması esnasında, malzemeler öngörülenden daha fazla tüketilme yüzünden ve şirketin Türkiye ayağında yeteri miktarda ek malzeme bulunmaması nedeniyle, şirketin elinde bulunan "Superior Metal" macun ismindeki diğer ürün kullanılmak durumunda kalınmıştır. Bu ürünün "Wear Resistance Putty"e göre daha pahalı, suya nazaran kimyasal etkilere daha fazla mukavemetli bir malzeme olduğu şirket mühendislerince ifade edilmektedir.

-  Kuruduğunda seramik yapıya bürünen Boya - Locktite 7234'ün tatbiki; çark üzerinde kavitasyona uğramış ve oyuk haline gelmiş noktalar dolgu malzemeleri ile doldurulup her noktaya kanat formu verildikten sonra, tüm dolgu noktalarının kuruması beklenilmiş, ardından çark, gri renkli Locktite 7234 aşınma önleyici boya ile boyanmıştır. Boyama için kaliteli ve telleri dökülmeyen boyacı fırçaları kullanılmıştır. İlk atılan boya 0,25 mm kalınlığında olup, bu ilk tabakanın kurumasının ardından ikinci boya tabakası atılmış ve böylece çark 0,5 mm Locktite 7234 ile boyanmıştır. Son boyanın atılmasından yaklaşık 24 saat sonra çarka su alınmaya başlanmıştır. 

Sonuç

2006 yılında Karakaya HES Ünite 5 için, dolgu malzemeleri kullanılarak yapılmış olan kavitasyon çalışmaları sırasında, diğer hidroelektrik santrallerde kullanılan Cr-Ni alaşımlı kaynak dolgu uygulanmasından vazgeçilmiş ve bu sayede kavitasyon çalışmalarının süresi önemli ölçüde azaltılmıştır. Diğer revizyon sürelerinden yaklaşık 28 gün daha önce tamamlanan bu revizyon ile birlikte Karakaya HES'de yaklaşık olarak 143.067 MW'lık fazla elektrik üretimi gerçekleşmiştir.

Ayrıca, 2007 yılı ünite 5'te kaynak dolgu malzeme ile yapılan çalışmada 70 gün boyunca toplam 143.765,63 TL işçilik masrafları olmasına karşın 2006 yılında aynı ünitede suni malzeme kullanılarak yapılan dolgu çalışmasında 90.716,83 TL işçilik giderleri olmuştur [5].

Cr-Ni kaynak dolgu kullanılarak yapılan çalışmalarda, kanat aralarının dar olması sebebiyle, kaynak dolgu çok güç şartlarda yapılabilmekte ve kanatların iç bölgelerine ulaşılmasında güçlük çekilmektedir. Seramik bazlı dolgu malzemesi uygulamasında ise bu güçlük ortadan kalkmaktadır.

Kaynak yapılan ortamın nemli, soğuk, kaygan ve havasız olmasından dolayı işçi sağlığı önemli derecede olumsuz yönde etkilenmekte ve bu olay iş kazalarına neden olabilmekte ve istenilen çalışma yeteri kadar gerçekleşmemektedir. Eğer kavite olmuş çark dolgu malzemeleri ile doldurulursa; çalışma süreleri kısalacağından ve kaynak sırasında çıkan kimyasal gazlar ortamda olmayacağı için çalışan personelin sağlık durumu daha iyi seviyede olacak ve ortaya çıkan iş verimi daha iyi bir seviyede gerçekleşecektir.

Bu tür çalışmalarla; ülkemizin enerjiye her geçen gün daha çok ihtiyacı olduğu bu günlerde, fazla üretimin önemi ve bununla birlikte arz güvenliği göz ardı edilemez bir gerçektir.

Kaynaklar

1.  Hidroelektrik Santraller ve Hidroelektrik Santral Tesisleri- BAŞEŞME H., EÜAŞ Ankara, 2003.

2.  "Hidrolik türbinlerde kavitasyon olayı tahribatı ve tamirleri" BAŞEŞME H., Hirfanlı 1970 TEK.

3.   "Cavitation and Bubble Dynamics" Brennen E.C.

4.    Francisturbinen bei Teillast und Überlast Von Dr. Ing. Habil. R. Dziallas, Heidenheira

     VDI - Berichte Nr. 75, 1964

5.   Karakaya HES Kavitasyon çalışma raporları-revizyon raporları.

6.  Vevey Engineering Horks Limited, Vevey/Switzerland firmasının hidrolik laboratuarlarında yapılan bazı araştırma çalışmalarına ait raporlar.

7.   www.euas.gov.tr.

8.   Karakaya HES Oryantasyon Raporu - Sav M. 1999

Mak. Müh. Mücahit Sav

ETKB/EÜAŞ Genel Müdürlüğü

Hidrolik Sant. Daire Bşk.

Yrd. Doç. Dr. Aydın Çıtlak

Fırat Üniversitesi Müh. Fak.

Mak. Müh. Enerji A.B.D.

Not: Bu makale; 2011 yılında yüksek lisans sırasında danışman hoca ile birlikte hazırlanmış olup, o tarihte Termodinamik dergisinde yayımlanmıştır.