Fa'atulagaga o le Fa'itoto'a Pulea o le Tafe e Fa'aleleia atili ai le Fa'atinoga o Turbine
I totonu o faiga fa'atupu eletise mai le vai ma fa'apipi'iga o turbine fa'apisinisi, e galulue turbine e ala i le liua o le malosiaga o le vai (vai, ausa, po'o le kesi) i le malosiaga fa'amekanika, lea e liua ai i le malosiaga eletise po'o le malosiaga fa'ata'amilomilo. Mo lenei faiga o le liua o le malosiaga ia lelei, o le puleaina o le tafe o le vai o se mea taua tele. O se tasi o vaega autu i lenei pulea o le faitoto'a pulea o le tafe (faitoto'a pulea o le tafe/ta'iala vane/wicket gate/nozzle valve, e fuafua i le ituaiga turbine). O le fetu'una'iga lelei o le faitoto'a pulea o le tafe e mafai ona fa'ateleina ai le lelei, fa'amautu le fa'ata'amilomilo, fa'aitiitia le gatete, ma fa'alauteleina le ola o meafaigaluega. O lenei tusiga o lo'o talanoaina ai mataupu fa'avae, fuafuaga, ma faiga sili ona lelei mo le fetu'una'iga o le faitoto'a pulea o le tafe e fa'aleleia atili ai le fa'atinoga o le turbine.
1. O le Matafaioi a Faitotoa Pulea o Tafega i Faiga o Turbine
O le faitoto'a e pulea ai le tafe e fa'atonutonu ai le saoasaoa o le tafe ma/po'o le itu e ulufale atu ai i le ta'avale (lau o turbine). I turbine vai a Francis ma Kaplan, o lenei vaega e masani ona avea ma foliga o se vane ta'iala po'o se faitoto'a wicket e mafai ona fa'ata'amilo e fa'atonutonu ai le vai i se tulimanu fa'apitoa. I turbine Pelton, e ausia le pulea e ala i se nozzle ma se tao/nila e fa'atonutonu ai le vai e tafe agai i le pakete. I turbine ausa po'o le kesi, e tutusa le manatu, e ui lava e ono eseese fa'aupuga ma faiga (valve fa'atonutonu, vane ta'iala ulufale, ma isi mea fa'apena).
O le setiina o le faitoto'a tafe e le gata ina fuafua ai le tele o le vai e ulufale mai, ae fa'apea fo'i le auala e ulufale mai ai. O le itu ma le lelei o le tafe (e pei o le fua fa'asolosolo, le vevesi, ma le tufatufaina o le saoasaoa) e matua a'afia ai le malosi e pu'eina e le tagata tamo'e. O le mea lea, o le faitoto'a tafe o se elemene autu i le ausiaina o le tulaga sili ona lelei (BEP).
2. Fa'avae o le Fa'aleleia Atili: Saosaoa o le Tafe, Head, ma le Lelei o le Fa'aaogaina
O le fa'atinoga o le turbine e a'afia i ni nai fa'ailoga autu:
1. Ulu (H): le eseesega i le maualuga o le malosi (mamafa) o loʻo maua.
2. Fa'asa'olotoina (Q): le aofa'i o le vai i le taimi.
3. Saosaoa fa'ata'amilosaga (n) ma le malosi fa'amalosi (torque): o le taunuuga o le fegalegaleaiga o le tafe ma le tagata tamo'e.
4. Lelei (η): fua faatatau o le malosiaga fa'alauiloa i le malosiaga fa'alauiloa.
I se tulaga lautele, e mafai ona fuafuaina le malosiaga o le hydraulic e maua e faʻaaoga ai le fua faʻatatau:
P = ρ · g · Q · H ,
lea o le ρ o le mamafa o le vai ma le g o le fa'avavevaveina o le kalave. O le setiina o le faitoto'a pulea o le tafe e a'afia ai le Q ma uiga o le tafe, ma o lea e a'afia sa'o ai le malosi, lelei, ma le mautu o le fa'agaioiga.
Peita'i, o le fa'ateleina o le saoasaoa o le tafe e le o lona uiga o le fa'ateleina o le lelei. E iai i turbines se tulaga lelei o le fa'agaoioiga. Afai e maualalo tele le saoasaoa o le tafe, e sili atu ona tele le leiloa o le fete'ena'iga ma le tafe e le mautu. Afai e maualuga tele le saoasaoa o le tafe, e fa'ateleina ai le lamatiaga o le cavitation, turbulence, ma le mamafa fa'amekanika. O iinei e taua tele ai le fetu'una'iga sa'o o le faitoto'a.
3. Fa'amoemoega o le Fa'atulagaina o le Faitoto'a e Pulea ai le Tafe o le Tafe
O le faʻamoemoega o le faʻatulagaina o le faitotoʻa e pulea ai le tafe o le tafe e masani lava ona:
– Tausia o le taamilosaga o le turbine i le tau fa'amoemoeina (fa'afetaui ma mana'oga o le faiga eletise po'o le fa'agasologa).
– Mulimulita'i i suiga o avega (mulimulita'i avega) e aunoa ma le mafua ai o le tulituliloaina po'o le lūlūina.
– Fa'aleleia atili le lelei i lalo o tulaga eseese o le tafe ma le tafe.
– Fa'aitiitia le lamatiaga o le cavitation e ala i le fa'atumauina o le mamafa maualalo i vaega taua.
– Fa'aitiitia le gatete ma le pisa ona o le le tutusa o le tafe.
– Puipuia meafaigaluega mai le samala vai ma le mamafa e le tumau.
I se isi faaupuga, o le faitotoa e pulea ai le tafe e le na o se "kasī" e faʻateleina ai le malosi, ae o se meafaigaluega e pulea ai e fuafua ai le lelei o le faʻagaioiga o le turbine.
4. Fuafuaga Fa'atulagaina: Pulea Fa'atino, Pulea Fa'aonaponei, ma le Pulea Fa'aonaponei
a. Fa'atulagaga Fa'atino
I nisi o fa'apipi'iga laiti, o faitoto'a tafe e fa'agaoioia pea e lima. E faigofie lenei metotia ae e iai ona fa'aletonu: tali vave, fa'alagolago i le tagata fa'aoga, ma faigata ona fa'atumauina tulaga lelei i taimi o suiga o avega. O le fa'agaoioiga lima e sili atu ona fetaui mo le fa'agaoioiga mautu ma suiga e seasea ona tutupu o avega.
e. Kovana Masani (Otometi)
I totonu o fale eletise, o faitoto'a e pulea ai le tafe e masani ona pulea e se governor, lea e faatumauina ai le saoasaoa/taimi masani. A fa'ateleina le avega, e masani ona fa'aitiitia le saoasaoa, ma e tatala e le governor faitoto'a e fa'ateleina ai le fua faatatau o le tafe. A fa'aitiitia le avega, e tapunia faitoto'a. E mafai ona fa'agaoioia lenei faiga i le hydraulic po'o le electro-hydraulically.
O le ki i se governor manuia o le fetu'una'i lea o fa'asologa o le pulea ina ia mautinoa se tali vave e aunoa ma le mafua ai o se so'ona tele. O se tali malosi tele e mafai ona fa'aosofia ai le water samala, ae o se tali telegese tele e mafai ona o'o atu ai i le le mautu o le televave.
c. Pulea Fa'avae i le Fa'aleleia Atili (Fa'atekinolosi ma le Va'ava'aia)
I faiga faʻaonaponei, e mafai ona tuʻufaʻatasia le puleaina o le tafe o le faitotoʻa ma masini faʻalogo ma pulega faʻatekinolosi e pei o le PLC/SCADA poʻo le DCS. O le mea moni, o nisi o laʻau e faʻatinoina:
– Puleaina e faʻavae i luga o le piʻo o le lelei atoatoa (efficiency cam/curve): ua setiina le tatalaina o le faitotoʻa e mulimuli i se faʻafanua o le lelei atoatoa e faʻavae i luga o sini o le ulu ma le malosi.
– Pulea fa'atatau o le fa'ata'ita'iga (MPC): vavaloina le tali a le faiga ma filifili le avanoa sili ona lelei e ala i le mafaufau i le mamafa, tetete, ma tapula'a o le saoasaoa o le ala.
– Pulea fetuutuunai: e suia fa'atulagaga o le pulea e tusa ai ma tulaga moni (e.g. suiga i uiga ona o le ofuina).
O lenei auala e fesoasoani i le turbine e tumau latalata i le BEP i lalo o le tele o tulaga faʻagaoioiga.
5. Fa'afetauiga o le Faitoto'a ma Isi Vaega
E masani ona eseese fa'atulagaga o le flow gate. Mo se fa'ata'ita'iga, i totonu o se Kaplan turbine, e lua fa'atulagaga autū: o le wicket gate ma le runner blade angle (pitch). O le fa'aleleia atili o le fa'atinoga e mana'omia ai le fa'amaopoopoina o mea uma e lua (fa'atonutonuina fa'alua). O le sa'o o le tatalaina o le gate ae o le sese o le pitch e mafai ona fa'aitiitia ai le lelei ma fa'ateleina ai le cavitation. O le mea lea, e masani ona fa'aaogaina se siata fa'agaoioia e fa'amatalaina ai le tu'ufa'atasiga o le tatalaina o le gate ma le tulimanu o le blade mo ulu ta'itasi ma le avega.
I totonu o turbines Francis, o le taula’iga autu o le fetu’una’iga lea o vanes ta’iala e fa’amautinoa ai o le tulimanu e ulufale mai ai le tafega e fetaui ma le mamanu o le runner. O fetu’una’iga sese e mafai ona mafua ai le tele o le swirl ma fa’ateleina ai le leiloa o le paipa o le ea.
I Pelton, o le fa'amaopoopoga e mafai ona aofia ai le aofa'i o nozzles fa'agaoioia (multi-jet) fa'apea fo'i ma le tulaga o le tao e fa'atumauina ai le mautu o le jet ma fa'aitiitia ai mea e leiloa i avega maualalo.
6. Luʻitau Faʻatino: Cavitation, Vibration, ma le Hammer Vai
a. Cavitation
E tupu le cavitation pe a pa'ū ifo le mamafa i le lotoifale i lalo ifo o le mamafa o le ausa, ma fausia ai ni pupuni e pa'ū ifo ma faaleagaina ai le fogā'ele'ele u'amea. O fa'atulagaga o le faitoto'a tafe e fa'amalosia ai le fa'agaoioiga ese mai le nofoaga mamanu e mafai ona fa'aitiitia ai le mamafa i nisi o vaega, ma fa'ateleina ai le lamatiaga o le cavitation. O auala e fa'aitiitia ai e aofia ai:
– Aloese mai galuega i sone “faasaina” i luga o le faafanua o le cavitation.
– Pulea lelei le tatalaina o le faitotoa (smooth slim).
– Ia mautinoa o loʻo galue lelei le paipa ea ma le faiga ea e faʻaleleia atili ai le ea.
e. Tetete ma le Resonance
O nisi o avanoa o le faitoto'a e mafai ona fa'atupuina ai ni mamanu o le tafe e le mautu (e pei o maea vortex i totonu o paipa fa'ata'avalevale a Francis), ma i'u ai i le fa'ateleina o le gatete. O le puleaina o le faitoto'a tafe e tatau ona amana'ia ai fa'amatalaga o le gatete ma le mamafa o le tata. O nisi fa'apipi'iga e fa'atulaga tapula'a fa'agaoioia e fa'atatau i le mata'ituina i le taimi moni.
c. Samala Vai ma le Mamafa Fa'afuase'i
O le vave tele ona sui o le faitoto'a e mafai ona mafua ai le samala vai i totonu o le penstock, ma mafua ai se oso a'e o le mamafa matautia. O le mea lea, ua fa'atulaga ai tapula'a o le saoasaoa ma faiga fa'atonutonu faigata mo le amata/taofi, e aofia ai le fa'aogaina o valve fa'amama po'o tane oso a'e, pe a maua.
7. Fa'aleleia o Fa'atulagaga o le Faitoto'a ma La'asaga Tausiga
O le fa'aleleia atili e lē gata i algorithms, ae fa'apea fo'i i tulaga fa'amekanika ma meafaigaluega. O nisi o la'asaga autū e aofia ai:
1. Fa'atulagaina o le masini fa'alogo: e tatau ona sa'o le fua o le tafe, le mamafa, le tulaga o le faitoto'a, le vevela o le u'amea, ma le gatete.
2. Fa'amaonia le so'oga ma le actuator: o le ofuina, le matala, po'o le tafe o le hydraulic e mafai ona taofia ai le faitoto'a mai le tu'uina e pei ona fa'atonuina.
3. Toe fa'atulagaina o pi'oga o le lelei: a mae'a ona toe fa'aleleia pe suia tulaga o le vai, e ono suia le pi'oga lelei o le fa'agaioiga.
4. Su'esu'ega o fa'amaumauga fa'atino (aga masani): fa'aaoga talafa'asolopito e iloa ai mamanu o mea ua leiloa, tulimanu, po'o sone e maualuga le gatete.
5. Su'ega tali a le kovana: fetu'una'i o fa'asologa o le pulea ina ia mautu, vave, ma saogalemu fa'asaga i mea e le tumau.
6. Pulega o le sone fa'agaioiga: fuafua le vaega e tatala ai ma le saogalemu, le sone sili ona lelei, ma sone e 'alo 'ese ai.
7. Tausiga masani: o le siakiina o vane taiala, faamaufaailoga, u'amea, ma faiga suauu/hydraulic e faamautinoa ai le sologa lelei ma le sa'o o le gaioiga o le faitotoa.
8. Faaiuga
O faitoto'a e pulea ai le tafe o le vai o le fatu lea o le puleaina o le turbine. I le fa'atonutonuina o le saoasaoa o le tafe ma le itu e tafe ai i totonu o le runner, o nei faitoto'a e fuafua ai le malosiaga e maua mai ai, le lelei, ma le mautu o le fa'agaioiga. O le pulea lelei e mana'omia ai le malamalama i uiga o le turbine, tulaga o le ulu ma le avega, ma le fa'amaopoopoina ma isi vaega e pei o le blade pitch (i le Kaplan) po'o le nozzle (i le Pelton). E le gata i lea, o itu tau saogalemu e pei o le puipuia o le cavitation ma le water hammer e tatau ona avea ma mea e sili ona taua e mafaufau i ai.
I le vaitaimi faatekinolosi, o le tuufaatasiga o masini fa'atuatuaina, pulega otometi sa'o, ma le au'ili'iliga o fa'amaumauga e mafai ai e turbine ona fa'agaoioia pea lava pea e latalata i le tulaga sili ona lelei. O le mea moni, o le pulega lelei o le faitoto'a e pulea ai le tafe o le ea e le gata ina fa'ateleina ai le gaosiga o le malosi ae fa'aitiitia ai fo'i tau o tausiga ma fa'alauteleina ai le umi atoa o le faiga o le turbine.
