T.C.. REHBER NO: 007 EKİM 2012 ANKARA

T.C.. ORMAN VEE SU İŞLERİ BAKANLIĞI DEVLET SU İŞLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜÜ BARAJLAR VE HİDROELEKTRİK SANTRALLAR HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZAT TASARIM REH BERİ REHBER NO: 007 EKİM 2012 ANKARA

ÖNSÖZ Birçok medeniyetin kesişme noktası olan Anadolu'da yaklaşık 4000 yıldır süren hidrolik mühendisliği çalışmaları, bilhassa Selçuklu ve Osmanlıların yaptıkları muhteşem eserler, Türkiye'yi tarihi su yapıları açısından en zengin ve en dikkat çekici açık hava müzelerinden birisi haline getirmiştir. Bugün ise ülkemiz, inşa halindeki barajların sayısı bakımından Dünya daki sıralamada üst sıralarda yer almaktadır. Ülkemizde her tipten barajlar inşa edilmiş ve edilmektedir. Ayrıca; bu barajlar dolgu hacmi, yükseklik, rezervuar kapasitesi, kret uzunluğu gibi teknik karakteristikleri ile de dünyadaki inşa edilmiş barajlar arasında ön sıralarda yer almaktadır. Atatürk Barajı 84 milyon m 3 dolgu hacmi ile dünya sıralamasında beşinci sırada yer almaktadır. Şubat ayında su tutma merasimine bizzat katılmış olduğum Deriner Barajı 249 m yüksekliği ile ülkemizin en yüksek barajı, kendi sınıfında Dünya nın 6. yüksek barajıdır. İnşaat ihalesi safhasında bulunan Yusufeli Barajı nın yüksekliği ise 270 metredir. Yusufeli Barajı tamamlandığında Türkiye nin en yüksek barajı olma özelliğine sahip olacaktır. Ülkemizin su yapıları sahasında ulaşmış olduğu bu güzel seviye, bu sektörde çalışanların fedakar çalışmaları ve mesleklerine olan saygının neticesinde oluşmuştur. Yıllardan beri ülkemizde ve yurt dışında barajlar ve su yapıları alanından sayısız eserler kazandıran mühendislerimizin ve müteahhitlerimizin çalışmalarını hepimizin malumlarıdır. Ülkemizdeki baraj ve diğer su yapılarının projelendirilmesi ve inşası sürecine olumlu katkısı olacağını düşündüğüm; Uluslararası Büyük Barajlar Komisyonu (ICOLD) kriterlerini esas alarak ülkemiz ihtiyaçları ve şartları dikkate alınarak uygulanması konusunda proje ve uygulama kriterleri ile ilgili olarak Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü nün (DSİ) Uluslararası Büyük Barajlar Komisyonu Türk Milli Komitesi (TRCOLD) ve Türk Müşavir Mühendisler ve Mimarlar Birliği (TMMMB) ile başlatmış olduğu çalışmanın neticesinde hazırlanan bu rehber dokümanların bu sektörde çalışanlara büyük fayda sağlayacağı aşikardır. Bu gayeye hizmet etmek için komitelerde görev alan, başta DSİ personeli olmak üzere bütün mühendislik ve müşavirlik firmaları temsilcilerine teşekkür ederim. Su gibi aziz olunuz. Prof. Dr. Veysel EROĞLU Orman ve Su İşleri Bakanı BARAJ EMNİYETİ i

GİRİŞ Ülkemizin su kaynaklarının yönetiminden ve geliştirilmesinden sorumlu olan Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü geçmişinden günümüze kadar üstlenmiş olduğu görevleri başarı ile tamamlamış ve insanımızın hizmetine sunarak kalkınmamıza ve refah düzeyimizin artmasına büyük katkı sağlamış ve sağlamaya devam etmektedir. Bugün itibari ile, Genel Müdürlüğümüz merkezde 15 Daire Başkanlığı, taşrada 26 Bölge Müdürlüğü ve bünyesinde bulunan takriben 20200 personel ile çalışmalarına devam etmektedir. Muhtelif yüksekliklere ve değişik maksatlara hizmet eden 741 adet baraj bugün için işletmede olup, yenilerinin inşası da devam etmektedir. Genel Müdürlüğümüzün vizyonu: Su kaynaklarımızın geliştirilmesi, korunması ve yönetimi konularında dünya lideri olmaktadır. Bu konuma gelmek için yapacağımız çalışmaları; diğer ilgili kurum ve kuruluşlar, müteahhitlerimiz, mühendislik ve müşavirlik firmalarımız ve de akademisyenlerimizle koordineli bir şekilde gerçekleştirmekteyiz. 1. Barajlar Kongresi nin hazırlanması ve çıktıları buna çok güzel bir örnek oluşturmuştur. Bu kongremizin maksadı takriben 1 yıla yakın bir süredir yapılan çalışmalar neticesinde ülkemizdeki barajların/su yapılarının projelendirilmesi ve uygulanması sırasında kullanılacak kriterlerin, Uluslararası Büyük Barajlar Komisyonu (ICOLD) kriterlerini baz alarak ülkemizin ihtiyaçlarına göre uygulanmasında yol gösterecek rehber dokümanlar ile ilgili ilk çalışmaların neticelerinin sunulmasıdır. Bu rehber dokümanlar 8 ana başlık altında toplanmıştır. Baraj ve su yapıları ile ilgili çalışmalarda büyük fayda sağlayacağına inandığım bu rehber dokümanların hazırlanmasında emeği geçen tüm ilgililere içtenlikle teşekkür eder bu ve benzer çalışmaların devamını dilerim. Akif ÖZKALDI DSİ Genel Müdürü BARAJ EMNİYETİ ii

BU REHBER DOKÜMAN ORMAN VE SU İŞLERİ BAKANLIĞI NIN KATKILARI İLEE DEVLET SU İŞLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ (DSİ), ULUSLARARASI BÜYÜK BARAJLAR KOMİSYONU TÜRK MİLLİ KOMİTESİ (TRCOLD), TÜRK MÜŞAVİR MÜHENDİSLER VE MİMARLAR BİRLİĞİ NİN (TMMMB) ORTAK ÇALIŞMASI VE TÜRKİYE MÜTEAHHİTLER BİRLİĞİ (TMB) VE TÜRKİYE İNŞAAT SANAYİCİLERİİ İŞVEREN SENDİKASI (İNTES) NIN DESTEKLERİ SONCUNDA HAZIRLANMIŞTIR. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI iiii

AÇIKLAMA Bu rehber doküman, barajlar, hidroelektrik santrallar ve hidrolik yapıların planlama, tasarım, proje hizmetlerini vee inşaatını yapan firmaların, bu konuda görev ifa eden kamu kurum ve kuruluşlarının ve özel sektör yatırımcılarının çalışmalarına baz olması gayesi ile Devlet Suu İşleri Genel Müdürlüğü, Uluslararası Büyük Barajlarr Komisyonu Türk Milli Komitesi, Türk Müşavir Mühendisler ve Mimarla Birliği ile akademisyenlerin bir yıla yakın süre ile çalışmaları sonucunda s hazırlanmıştır. Bu doküman ülkemizde buu konuda yapılan ilkk çalışmalardan biri olup, ilgilii taraflardan gelecek görüşş ve öneriler çerçevesinde revize edilecek ve güncelleştirilecektir. Bu doküman bu konuda çalışan, hizmet üreten ve imalat yapan kişi, firma, kurum ve kuruluşlara rehber olması amacı ile hazırlanmış olmakla birlikte, tasarım, imalat, montaj, inşaat, su tutma, işletme ve baraj emniyeti ile ilgilii her türlü sorumluluk tasarım, imalat, montaj ve inşaat işlerini yapan yüklenicilere aittir. Telif Hakkı Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü nün önceden izni alınmadan bu yayının hiç bir bölümüü mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik kayıt k veya başka yollarla hiç bir surette çoğaltılamaz, muhafaza edilemez, basılamaz. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI iv

İÇİNDEKİLER 1 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.3 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.2 HİDROMEKANİK KAPAKLAR... 1 Tanım... 1 Kapak Bileşenleri, Uygulama Alanları,Tip ve Sınırlamalar... 1 Kapak Bileşenleri... 1 Uygulamaa Alanları... 3 Tip ve Sınıflamalar... 3 Değerlendirme... 6 Türkiye dee Kullanılann Kapak Türleri... 6 Kanat Kapağı... 6 Batardo Kapağı... 9 Kayar Kapak... 16 Radyal Kapak... 18 Sabit Tekerli Kapak... 27 CEBRİ BORU PROJE VE HESAP ESASLARI... 33 Cebri Boruların Proje Tasarım Esasları... 33 Tanım... 33 Cebri Boruların Tasarımı... 36 Cebri Boru Kısımları............... 44 Cebri Boru Hesap Kriterleri... 49 3 TÜRBİN SEÇİMİ... 51 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.2.8 3.2.9 Vana Odası... 51 Turbin Seçimi... 53 Net Düşü ve Ünite Debisi... 53 Türbin Dönme Hızı... 62 Türbin Seçimi... 67 Ünite Sayısının Belirlenmesi... 77 Türbin Verimi... 79 Mekanik ve Elektrik Kurulu Güç............ 86 Türbin Ambalman Hızı (RUNAWAY SPEED) ve Süresi... 89 Türbin ve Ekipmanlarının Ön Boyutlandırılmaları... 92 Türbin Giriş Vanaları... 103 BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİKK TEÇHİZATI v

3.2.10 3.2.11 3.2.12 3.2.13 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 5 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.3 5.3.1 5.3.2 6 6.1 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 Kavitasyon Hesabı ve Türbin Eksen Kotunun Belirlenmesi... 108 Basınç Artışı (PRESSURE RISE)... 113 Hız Artırımı (SPEED RISE)... 118 Santral Vinç Kapasitesinin Tayini... 122 VANALAR... 126 Emniyet Vanaları... 126 Türbin Giriş Vanaları... 126 Deşarj Vanaları... 127 Kelebek Vanalar... 127 Sürgülü Vanalar... 131 Konik Vanalar... 134 Küresel Vanalar... 136 KALDIRMA MAKİNALARI (VİNÇLER)... 137 Genel Kapsam... 137 Vinçler... 137 Vinçlerin Tanımı ve Tipleri... 137 Vinçlerin Tasarımında Kullanılacak Normlar, Standartlar ve Hesapp Kriterleri... 144 Kaldırma Tertibatları............... 184 Kaldırma Tertibatları Tanımı ve Tipleri... 184 Kaldırma Tertibatları Tasarımında Kullanılacak Hesap Kriterleri İ... 188 SENKRON JENERATÖRLER... 194 Hidroelektrik Jeneratörler Genell... 194 Jeneratörlerin Tipleri... 196 Mil Doğrultusuna Göre Sınıflandırma... 196 Soğutma Sistemine Göre Sınıflandırma... 196 Yatak Düzenlemesine Göre Sınıflandırma... 197 İkaz Sistemlerine Göre Sınıflandırma... 202 Proje ve Şartnamelerin Tasarımı ve Hazırlanması... 202 Genel... 202 Jeneratörlerin Projelendirilmesinde Dikkat Edilecek Hususlar... 204 Saha Çalışma Şartları... 205 BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİKK TEÇHİZATI vi

6.3.4 6.3.5 6.3.6 6.3.7 6.3.8 6.3.9 6.3.10 6.3.11 6.3.12 6.3.13 6.3.14 6.3.15 6.3.16 7 7.1 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.2 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5 7.2.6 7.2.7 7.2.8 7.3 7.3.1 7.3.2 7.4 7.4.1 7.4.2 7.4.3 7.4.4 Jeneratör Çıkış Gerilimi ve Toleranslar... 205 Kapasite ve Güç Faktörü............... 208 Kısa Devre Oranı... 213 Sıcaklık Artışı... 214 Hız 217 Volan Etkisi (Flywheel Effect)............... 217 Reaktanslar... 219 Amortisörr (Söndürüm) Sargıları............ 221 Hidrolik İtki.................. 222 Verimler... 222 Jeneratör Nötr Direnci... 223 Jeneratör Darbe Koruması... 225 Soğutma.................. 226 KORUMA KONTROL SISTEMI... 229 Genel... 229 Amaç... 230 Hidroelektrik Santrallara Gene Bir Bakış... 230 Kısaltmalar... 231 Koruma Sistemi Gerekleri... 232 Topraklama;... 232 Kısa devre hesapları;... 233 Röle koordinasyonu;... 233 Koruma röleleri;... 233 Senkronizasyon röleleri;... 233 Akım transformatörleri;... 234 Gerilim transformatörleri;... 234 Kesiciler;... 234 Kontrol Sistemi... 234 Kontrol sistemi amacı... 234 Kontrol sistemi bileşenleri... 235 Projelendirme Kapsamı... 236 Kontrol koruma sistemi tek hat şeması... 236 Otomasyon sistemi blok şemasıı... 239 Ünite başlama akış diyagramı... 240 Ünite stop akış diyagramı... 240 BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİKK TEÇHİZATI vii

7.4.5 7.5 8 8.1 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.2.5 8.3 8.3.1 8.3.2 8.4 8.4.1 8.4.2 8.4.3 8.4.4 8.5 9 9.1 9.1.1 9.1.2 9.2 9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.3 9.4 9.5 9.5.1 Otomasyon ve röle panoları görünüş ve kesitleri... 240 Örnek Korma ve Kontrol Sistemi Çizimleri... 240 ÜNİTE TRAFOLARI............... 242 Genel... 242 Trafo Tipleri... 242 Bulunduğu Yere Göre... 242 Faz Sayısına Göre... 242 Soğutma Sistemine Göre... 243 Sargı Sayısına Göre............... 244 Diğer 244 Trafo Değerleri... 244 Anma Kapasitesi... 244 Anma Gerilimi.................. 245 Trafonun Tasarımı.................. 245 Vektör Grupları ve Bağlantıları... 245 Trafo Performansı... 247 Gürültü... 248 Kayıplar... 250 Trafo Yerleşimi... 250 SANTRAL BINASI MEKANİK YARDIMCI SİSTEMLER R... 252 Havalandırma Isıtma ve Klima Sistemleri... 252 Havalandırma Sistemi... 253 Isıtma ve Klima Sistemleri... 255 Temiz Su Sistemi... 262 Temiz Su Sistemi Hesaplamaları... 263 Kullanma suyunun depolanması:... 264 Depolanan kullanma suyunun basınçlandırılması:... 265 Dağıtım Boruları Boyutlandırması:... 266 Pis Su Sistemi... 266 Drenaj Sistemi... 267 Yangın Söndürme Sistemi... 270 Sulu Yangın Söndürme Sistemi............ 271 BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİKK TEÇHİZATI viii

9.5.2 9.5.3 10 10.1 10.2 10.3 11 11.1 11.2 11.2.1 11.2.2 11.2.3 Kuru Kimyasal Söndürücüler ( Yangın Tüpleri )... 272 FM 200 Gazlı Yangınn Söndürmee Sistemi... 272 SANTRAL İÇ İHTİYAÇ SİSTEMİ... 274 Genel... 274 Alçak Gerilim (LV), 400 V AC Enerji Teminii... 275 Doğru Akım (DC) Enerji Temini... 280 SANTRAL ŞALT SAHASI... 284 Genel Kapsam... 284 Baralar... 285 Tek Ana Bara + Transfer Baralı Sistem... 286 Çift Ana Baralı Sistem... 286 Çift Ana Bara + Transfer Bara Sistemi... 286 11.3 11.3.1 11.3.2 11.3.3 11.3.4 11.3.5 11.3.6 11.3.7 11.3.8 11.3.9 Şalt Teçhizat Malzemeleri... 286 Ölçü Transformatörleri... 287 Akım Transformatörleri... 287 Gerilim Transformatörleri... 287 Kesiciler.................. 288 Ayırıcılar.................. 288 Parafudrla... 289 Koruma İletkeni... 290 İzolatörlerr... 290 Kuranportör Sistemi ve Hat Tıkacı (Line Trep) :... 291 11.3.10 Ölçü Aletleri :... 291 11.3.11 Koruma Roleleri :... 291 11.3.12 Kontrol Kumanda Panoları:... 293 12 12.1 12.2 12.3 AYDINLATMA SİSTEMİ... 294 İşin Kapsamı... 294 Aydınlatma Seviyeleri............... 295 Aydınlatma Armatür Tipleri... 296 12.4 Montaj Şartları... 297 12.4.1 Genel... 297 12.4.2 Borular, Aksesuarlar, Bağlantı Kutuları ve Baralar... 298 BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİKK TEÇHİZATI ix

12.4.3 12.4.4 12.4.5 12.4.6 12.4.7 12.4.8 12.5 13 13.1 13.2 13.3 13.4 13.4.1 13.4.2 13.4.3 14 14.1 14.1.1 14.2 14.2.1 14.2.2 14.2.3 14.2.4 14.2.5 14.2.6 14.2.7 14.3 14.3.1 Kablolar... 298 Prizler ve Anahtarlar............... 298 Lamba Fitingleri.................. 299 Aydınlatma Tali Dağıtım Panoları... 299 Normal Aydınlatma................. 300 Acil Durum Aydınlatması... 300 Muayene ve Testleri............... 301 TOPRAKLAMA SİSTEMİ... 302 Genel... 302 Topraklama Malzemeleri... 302 Topraklama Sisteminin Tasarım Esasları... 302 Topraklama Hesabı... 303 Topraklama İletkeni Kesit Hesabı... 303 Tasarım Kriterleri... 305 Gerilim Dağılımının Denetlenme esi... 306 BARAJ ELEKTRİK SİSTEMLER Rİ... 309 Amaç... 309 Uygulanabilir Yönetmelik ve Mevzuatlar... 309 Kapsam... 310 Elektrik Enerjisi Temininin Projelendirilmesi... 311 Elektrik Enerjisinin Tesisde Dağıtımının Projelendirilmesi... 311 Vana Odası Aydınlatmasının Projelendirilmesi... 311 Dipsavak Tüneli Aydınlatmasının Projelendirilmesi... 312 Baraj Tesisleri Kret ve Çevre Aydınlatmasının Projelendirilmesi... 312 Baraj Tesisleri Topraklamasının Projelendirilmesi... 312 Yıldırımdan Korunma Sistemi... 314 Raporlar ve Hesaplar... 314 Belge ve Dokümanlar... 314 14.4 14.4.1 14.4.2 14.4.3 14.4.4 Gerekçe Raporu... 315 Amaç... 315 Enerjinin Temini... 315 OG Güç Tesisatı Hakkında Genel Bilgi... 315 Koruma... 315 BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİKK TEÇHİZATI x

14.4.5 14.4.6 14.4.7 14.4.8 14.4.9 Göl Sahası İçinde Kalan Enerji ve haberleşme Tesisleri... 315 AG Güç Tesisatı Hakkında Genel Bilgi... 315 Kompanzasyon Tesis... 315 Tesisde Kullanılacak Kablolar... 316 Topraklama... 316 14.4.10 Vana Odası ve Tünel Aydınlatması... 316 14.4.11 Kret ve Çevre Aydınlatması... 316 14.4.12 Sonuç... 316 14.5 14.5.1 14.5.2 14.5.3 14.5.4 14.5.5 14.5.6 14.5.7 14.6 14.7 Hesap Özeti... 316 Trafo Gücü Hesabı ve Seçimi... 316 Kompanzasyon Gücüü Hesabı vee Seçimi... 316 Direk-Traves Ağırlık Cetveli... 317 Aydınlatma Hesapları... 317 Yıldırımdan Korunma Tesisi Gereklilik Hesabı... 317 Gerilim Düşümü ve Kablo seçim Hesabı... 317 Topraklama Hesabı... 318 Keşif Özeti... 318 Onay İçin Verilecek Proje Paftaları... 318 14.8 14.8.1 14.8.2 14.8.3 14.8.4 14.8.5 14.8.6 14.8.7 14.8.8 14.8.9 Onay için verilecek proje paftaları aksi belirtilmemiş ise i A1(841* *594mm) ebadında aydınger baskı olmalıdır. Bundan başka tüm proje çizimleri ve hesap dosyası, CD ortamındaa sunulmalıdır.... 318 Elektrik Sembolleri Listesi... 318 OG/AG Vaziyet Planı... 319 OG/AG Tek Hat Şeması... 319 Kret ve Çevre Aydınlatma Planı............ 319 Vana Odası ve Dipsavak Tüneli Aydınlatmaa Tesisat Planı... 319 Vana Odası ve Dipsavak Tüneli Kuvvet Tesisatı Planı...... 319 Vana Odası ve Dipsavak Tüneli Topraklama Tesisatı Planı P... 320 Sökülecekk ve Yeni Yapılacak OG/AG ENH Tesisleri Planı (Varsa))... 320 Sökülecekk ve Yeni Yapılacak Telekom Tesisleri Planı (Varsa)... 320 14.8.10 Ana ve tali Pano Planları... 320 14.8.11 Elektrik Montaj Detayları... 320 14.8.12 Bilgi İçin Verilecek Proje Paftaları... 320 BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİKK TEÇHİZATI xi

1 1.1 HİDROMEKANİK KAPAKLAR Tanım Su yapılarının bir bölümünü oluşturan Hidromekanik daimi teçhizatların önemli bir kısmı olan Kapaklar en temel manadaa su geçişini engellemek, debi ayarı yapmak ve yönlendirmek amacı ile kullanılmaktadır. 1.2 Kapak Bileşenleri, Uygulama Alanları,,Tip ve Sınırlamalar 1.2.11 Kapak Bileşenleri Kapaklar genel anlamda üç temel elemanlar ve işletme tertibatı. elemandan oluşmaktadır: gövde, gömülüü Kapak Gövdesi: Kendi içerisinde farklılıklar gösterebilen birkaç komponent den oluşmaktadır. Bu komponent ler teker veya klavuzlama sistemi, kapak yüzey sacı ve kirişleri, sızdırmazlık elemanları, kaldırma tertibatı olarak tanımlanabilir. Bu elemanlar kapağın kullanım alanınaa ve dizayn kriterlerine göre farklılıklarr gösterebilir. Örnek : Sabit Tekerlekli Sürgülü Kapak k k Gömülü Elemanlar: Tanımlanan bu yapı, beton içerisine tertiplenmektedir. Kapak üzerindeki kuvvetin etkisini tüm betona aktarann bu elemanlar aynıı zamandaa betonunun keskin köşelerini akışın etkisinden koruyarak betonun zararr görmesinii BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 1

engellemektedir. Kapak üzerindeki sızdırmazlık elemanlarına ve kapak klavuzlarına a yataklama görevi yapar. Türkiye de uygulanan sistemler dikkate alındığında; Birinci kademe betonu içerisine yapılan uygulama, Kapa İkinci kademe betonu uygulaması, Şeklinde 2 tip uygulama mevcuttur. Kapak Kaldırma Tertibatı: Bu sistemler kapağın kullanım k amacına, inşaat yapısınaa ve tesisin kurulduğu yere göre farklılıklar göstermektedir. Küçük kapaklarda motor tahrikli redüktörlü-tijli sistemler tercih edilmektedir. Büyük ebatlı kapaklarda ise tambur- halat sistemi ve hidrolik kaldırma sistemi kullanılmaktadır. Türkiye de son yıllardaa teknolojik gelişmeler, fiyatların ucuzlaması, bakım işlemlerinin kolaylığı ve işletmee anındaki avantajları nedeniyle hidrolik sistemler tercih edilir hale gelmiştir. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 2

1.2.22 Uygulama Alanları Mühendislik uygulamaları açısından düşünüldüğünde çokk farklı amaçlar için tasarlanabilen kapaklar, genel anlamda aşağıdaki durumlarda d kullanılmaktadır. 1. Barajlar 2. Regülatör Tipi HES ler 3. Sulama Barajları ve Kanalları 4. Pompa İstasyonları 5. Nehir Ulaşımı Bu başlıklar altında toplanan kapakların ana görevleri; i. ii. iii. iv. v. vi. vii. viii. ix. x. xi. Taşkın koruma işleri, Koruma ekipmanı ( İşletme ve Emniyet) Yerleşim alanları, Taşkından korumalı alanlar için planlanmış rezervuar su seviyesininn kontrolu, Rezervuarın temizlenmesi, Barajlarda akış regülasyonu Bakım öncesi susuzlaştırma, Derivasyon konduvisi tıkacı, Su alma yapısı girişi, Sulama işleri- su almaa yapısı, seviye kontroll ve dağıtımm işleri Dipsavak deşarj kontrolü Nehir ulaşım barajları-sistem boşş ve dolu sistemler için kilit kapakları 1.2.3 Tip ve Sınıflamalar Genel olarak kapak tipleri terim anlamıyla ; kanat ( Flap), batardo, sürgülü, palet tipi, sabit tekerli, radyal kapak olarak anılmaktadırlar. Diğer özelliklerinee bakılarakk kapaklar: Amacınaa göre, hareket kabiliyetine göre, su geçişinee göre, gövde yapısınaa göre, mahaline göre de sınıflandırılmaktadırlar. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 3

1.2.3.1 Amacına Göre Kapakların Sınıflandırılması İşletmee amaçları dikkate alındığında kapaklar: A. B. C. D. Baraj Gövdesi Radyal Kapaklar Kanat Kapakları Bakım onarım için Batardo kapakları Çakıl geçidi kapakları ( Sürgülü veya radyal) ) Dipsavak Derivasyonn Tüneli Derivasyon tünel kapakları Derivasyon dipsavak Tepsi veya Duba Kapaklar Enerji Yapısı Servis Kapakları Bakım onarım için Batardo kapakları Santral Binası Kuyruksuyu ( Emme borusu) Kapakları Acil işletme kapakları çok sık olmamakla beraber tünel yadaa kanal içindeki suyun aniden kesilmesi gerektiği durumlarda kullanılmaktadır. Kapakların dizaynı genel olarak kapak işletmesi ya tam açık ya da tam kapalı durumuna göredir. Kısmi açık olması durumu sadece özel durumlarda uygulanır. Mesela cebri borununn doldurulması esnasında kapak belli bir seviyeye kadar açılırr ve cebri boru su ile doldurulur. Diğer araftan aşağıdaki kapaklar da acil işletme kapakları olarak kabul edilir. Giriş kapakları Cebri boru giriş kapakları Bakım kapakları dengeli basınç şartlarıı altında işletilen kapaklardır. Bu kapakların kullanım amacı ilgili yapıyı susuzlaştırıp bakım yapılacak alana erişimi sağlamaktır. Bakım kapakları için en iyi örnek batardo kapaklarıdır. 1.2.3.2 Hareket Kabiliyetine Göre Kapakları klavuzları boyunca hareket kabiliyetine göre sınıflandırılacak olursak: BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 4

A. B. Hareketli Kapaklar: Sürgülü : Kayar kapaklar, batardo kapakları Tekerli : Sabit tekerli kapaklar, paletli kapaklar k Dönen Kapaklar: Kanat kapaklar, radyal kapaklar, Hareketli kapaklar sürgülü ya da tekerli kapaklardır. Sürgülü kapaklarr bir klavuz boyunca hareket eden kapaklardır. Bu hareketi boyunca baskı plakası ve sıkıştırma takozu gibi elemanlardan dolayı gövde ile gömülü elemanlar arasındaa sürtünme kuvvetleri meydana gelmektedir. Kapağın harekett edebilmesi için bu sürtünmeleri yenmesi gerekmektedir. Tekerli kapaklarda ise Teker- ray ve Mil- teker sürtünmesi oluşmaktadır. Fakat bu direnç kuvvetleri klavuzlu sürgülü kapaklara göre oldukça düşüktür. Dönen kapaklar da kapak gövdesi sabit bir eksen olan o pim ekseni etrafında hareket etmektedir. Kanat kapaklarının yatayy pim ekseni eşik üzerindedir. Radyal kapaklarda ise yatay pim ekseni eşik seviyesinin yukarısındadır. 1.2.3.3 Suyun Geçişine Göre Su geçişi kapak pozisyonuyl la ilgilidir. Bununla ilgili aşağıdaki durumları gözlemek mümkündür. Kapak üzerinden deşarj: Kanat kapakları eşik üzerindeki pim ekseni etrafında dönerken aşağı yönlü hareketi esnasında e üzerinden su geçişinee izin vermektedir. Kapak altından deşarj: Sürgülü, paletli, sabit tekerli, radyal kapakları yukarıı yönlü hareketi neticesinde altından su akışına müsaadee etmektedir. Kapak alt ve üstünden deşarj: Kombine kapaklar ( radyal kapak üzerindee kanat kapaklar) ihtiyaca göre alternatifli çalışarak gövdenin altından ve üstünden deşarj edebilmektedir. 1.2.3.4 Gövde Yapısına Göre Kapaklar gövdelerine göre düz (tek parça) ve kombine olarakk sınıflandırılmaktadır. Bu sınıflandırma kapağın miktarına ve içerdiği eleman tiplerinee göre yapılmaktadır. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 5

Bir kombine kapağın ana gövdesinin üst kısmında bir kanat kapağı mevcuttur. Avrupa da yoğunluklu olarak k bilinen birçok uygulamada kanatt kapağı, radyal kapakk ve sabit tekerli kapak ile kombine kullanılır. 1.2.3.5 Mahaline Göre Bulundukları bölgeye bağlı olarak su kotuna göre kapaklar Dolusavak ve Dipsavak (batık) kapakları olarak sınıflandırılırlar. Dipsavak kapaklarındk da su seviyesi kapağın üstünde olduğu için alın sızdırmazlık elemanı mevcuttur. Dolusavak kapaklarındaa ise su seviyesi kapağın altında olduğundan dolayı alın a sızdırmazlık contasına ihtiyaç duyulmamaktadır. Tüm kapak tiplerii dolusavakk yapıları üzerinde kullanılabilir. Fakat batık yapılardaa bunlardan sadecee sabit tekerli kapak, radyal kapak, paletli kapak, sürgülü kapak, batardo kapağı kullanılabilmektedir. Üst conta üzerindeki su yüküne göre kapakları sınıflandıracak olursak; Düşük düşülü kapak : <15 m nin altında Orta düşülü kapak : 15 30 m arasında Yüksek düşülü kapaklar : >30 m nin üstünde 1.3 Değerlendirme Yukarıda ifade edilen tüm kapak türlerini gözönünde bulundurularak Türkiye de yoğun şekilde kullanılan kapak türlerini aşağıda şu şekilde sıralayabiliriz; Kanat Kapaklar Batardo Kapaklar Kayar Kapaklar Radyal Kapaklar Sabit Tekerli Kapaklarr 1.4 Türkiye de Kullanılan Kapakk Türleri 1.4.11 Kanat Kapağı Bu tür kapaklar kret zemininde sabitlenmiş bir eksen etrafındaa dönebilen, düz veya eğimli bir yüzeye sahiptirler. Kapaklarda yataklama, zemine rijit bir şekildee sabitlenmiş 2.5-4m aralıklaraa sahip ankrajlar sayesinde yapılır. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 6

Kapak paneli 10 m genişliğee kadar olan açıklıklar için yatay ana taşıyıcı kirişler ile, daha büyük açıklıklar için drum tip yapı ile yüksek burkulma momentine dayanarak çalışırlar. Şekil 1.1 Kanatt Kapağı, 8.00m açıklık ve 4.60 m yükseklik Kapak işletme sistemi hidrolik silindirlerle alttan veya yandann kol bağlantısı ile bir oda içersinde yapılabilirler. Tamamen açık konumda iken, bir kanat kapağı yatay eksenle e yaklaşık olarak 60-700 derece bir açı yapar. Tam kapalı konumda iken ise kapak yüzeyi baraj gövdesi ile birlikte hemyüz birr yüzey oluşturarak su akışına tamamen izin verir. Şekil 1.2 Kanatt Kapağı Alt Sızdırmazlık Detayı BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 7

Şekil 1.3 Alt sızdırmazlık koruması Sızdırmayı engellemek amacıyla kapaklar yan yüzeylerindey e metal veya kauçukk contalarla birlikte tasarlanırlart r. Kanat kapağı ayrıca radyal kapakların üst kısımlarında da kullanılabilirler. Bu tür kapaklar işletmelerindeki kolaylıklar ve sahip oldukları avantajlar sayesinde sıklıkla kullanılmaktadırlar. Kanat kapağı ile; Kapakların kademeli açılmasıylaa su seviyesinde kontrol edilebilir bir deşarj sağlanabilir. Su üzerindeki buz veya diğer yüzen malzemeler, kapakların az miktardaa açılmasıylaa kolayca vee çok az su kaybıyla atılabilir. Kapakların tamamen açılması sayesinde büyük b miktarlarda su deşarjı kısa sürede yapılabilir. Kanat kapağın Düz veya Radyal kapak üzerinde ü olması durumunda min. debi deşarjı için ana kapağın açılmasına gerek kalmadan istenilenn oranda su tahliyesi kolaylıkla yapılabilir. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 8

Şekil 1.4 Radyal Kapak Üzeri Flap Uygulaması, 10.00m açıklık ve 13.35 m yükseklik Bu tarz kapak yapılarında, kapak menteşeleri alt kapak yüzeyine monte edilir ve ikii kapağında yüzey plakaları, üzerlerine cıvatalanmış kauçukk bir şerit yardımıylaa birbirlerine bağlanır. Bu sayede kapağın herhangi bir konumu için kesin bir sızdırmazlık sağlanmış olur. Kanat kapakları genelde alt kapakların açıklıklarındann daha az açıklıkta dizayn edilir. Kapağın her pozisyonunda kenar contaların gerekli teması sağlayabilmesi için, dikey plakalarla desteklenir. Kanat kapağı genellikle taşma (Dolusavak kontrolü) durumlarını kontrol etmek amacıyla kullanılırlar ve ortalama yükseklikleri 5 m ve genişlikleri 50 m ile sınırlıdır. Kanat kapaklardaa sızdırmazlığın sağlanması, yapının rijitliği ve işletme emniyetii açısından sehim değeri 1/1000 den küçük olmalıdır. 1.4.2 Batardo Kapağı Batardo kapakları genellikle işletmee kapaklarının veya bakımlarında veya tamirlerinde kullanılırlar. Batardoo kapakları ; diğer ekipmanlarınn Giriş kapakları membasında Dolusavak kapaklarının membasında Dipsavak yapılarının memba ve mansaplarında (mansabındaki su seviyesii kapak eşik seviyesinden daha yüksekte ise) ) BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 9

Türbin mansabındaki emme borusu kapakları Batardo kapaklarının tasarımları genel olarak kayar kapaklar ile aynıdır. Bu tip kapaklar, eğimli yuvaların olduğu veya akışa karşı kapatmaların gerektiği bazı nadir durumlar haricinde, herhangi bir teker veya makara içermezler. Tasarımdaki sızdırmalık yüksekliğine göre, batardoo kapakları birden fazlaa parçadan oluşabilirler. Bu parçalar kapak panelleri olarak adlandırılırlaa ar. Kapak panellerinin n sayılarıı ve yükseklikleri aşağıda açıklanan durumlara göre değişmektedir ; Kapağı kaldıracak vincin kapasitesine göre; Kapakların depolanacağı alanın şartlarına göre; Kapağın bulunduğu bölgenin sahip olduğu ulaşım şartlarına göre; - normal şartlarda karayolu veya demiryolu ile maksimum 3m genişliğinde parçalarr taşınabilir. Gerekli kurumlardan alınabilecek özel izinlerde bu sınır bazıı otoyollardaa arttırılabilir, fakat bu durum taşıma masraflarının artmasınaa sebep olur. Bütün bu şartların uygun bir şekilde değerlendirilmesiyle tasarımcı, kapakk için uygun panel ölçülerine ve ağırlığınaa ulaşabilir. Ayrıca bunun yanındaa fazla panel sayısınınn uzun açma-kapam sürelerine neden olabileceği göz önünde bulundurulmalıdır. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 10

Şekil 1.5 Dolusavak batardoları Batardo paneli; (b) Kaldırma kirişi; (c) Portal vinç BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 11

Şekil 1.6 Kaldırma kirişi Batardo paneli; (b) Kaldırmaa kulağı; (c) By-pass teker; (f) Kanca ve mili mili; (d) Karşı ağırlık; (e)klavuz Şekil 1.7 Batardo Kapağı vee Kaldırma kirişi yuvada askıda a (Alt bölmede flap kapalı) BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 12

Batardo kapakları yan taraflarında, tabanda ve paneller arasında contalar içerirler. Tasarım anında herbir panel, ilgili kısımdaki suu basıncını karşılayacak şekildee tasarlanmalı ve montaj anında bu durum göz önüne alınarak gerekli sıralama ile yuvayaa yerleşimleri yapılmalıdır. Herbir panel için, bölgesel suu yüküne göre özel bir tasarım bir zorunluluk olmasa da, ekonomik sebeplerden dolayı bu tarz tasarımlarr daha kullanışlıdır. Maksimumm su yüküne göre hesaplanan ve birbirinin aynısı yapılan panel tasarımlarında ise, paneller arası montaj sırası s olmadığından dolayı kolay montaj, basit işletme şartları ve yüksek güvenlik durumları vardır. Batık çalışan batardo kapaklarında en üst kısımda bulunan panelin üst kısmında sızdırmazlık contası bulunduğu için tüm paneller birbirleriyle eşş olamazlar. Kapak panelleri, monoray vinç, mobil vinç veya portal p vinçler ile kaldırma kirişlerii kullanılarak dengeli basınç şartları altında kaldırılırlar veya indirilirler. Kaldırma kirişi, karşı ağırlık içeren kaldırma kancasından oluşur. Kaldırma K kirişi aşağıda açıklandığıı şekildee işletilir; Paneli kaldırmak için : Kaldırma kirişi vinç kancası ile askıya alınır ve karşıı ağırlık kapalı konumuna getirilir. Kiriş kılavuzların arasına yerleştirilerek panellere ulaşana kadar aşağıya indirilir. Kiriş üzerindeki kancalar; eğimlii yüzeyleri ile kapak kaldırma pimleri üzerinden kayar ve kancanınn ucu karşıı ağırlık etkisiyle pimleri yakalar. Daha sonra kanca, paneli sabitleyerek başlangıçtaki dikey pozisyonuna döner. Paneli indirmek için ; Panel kaldırma kirişi üzerinde ü askıda iken karşı ağırlık açık pozisyona getirilir. Panel yuvaya yerleştirilerekk ulaşabileceği en alt noktaya kadar indirilir. Kirişin indirilmesine devam edilmesi durumunda, kancanın ucu kaldırma pimlerinden çıkar ve karşı ağırlık yardımıyla açık pozisyonda kalır. Kirişş paneli yerine bırakmışş olur. Kapak yerleştirildikten sonra, mansaptaki su drene edilir. Kapaklar dengeli şartlarr altında konumlandırıldığında,, contaları yuvalarına tam t olarak yerleştirmek amacıylaa dışarıdan mekanikk bir kuvvett uygulanması gerekmektedir. Contalardaki ön basınç, önceden kapağın basınç tarafına monte edilmişş yarı eliptik yaylar veya baskıı takozları sayesinde sağlanır. Bunlar gömülü elemanlara bağlanmış kamalara basınç uygular. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 13

Şekil 1.8 Contaların ön basması için kullanılan yarı eliptik takozlarr Kapakları kaldırmak için sistemde bir basınç dengesi gereklidir. Kapak amacınıı tamamladıktan sonra kaldırmak için, sistemde basınç dengesini sağlayacak bir By- Pass mekanizması gereklidir. Batık kapaklar içinn kullanılabilecek bazı sistemler şunlardır : Üst panelee monte edilmiş ve bir kaldırma kirişi ile çalışan by-pass vanası, Betona gömülü bir basınç dengeleme vanası, BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 14

Fig. 1.9 By-pass vanası Tij; (b) Yatak; (c) Karşı Ağırlıklar; (d) Conta; (e) Yüzey Sacı; (f)) Izgara Bazı durumlarda by-pass vanası kullanılmayabilir. Böyle B durumlarda basınç dengesi üst panel belli bir oranda kaldırılarak sağlanır. Bu metot daha çok düşük su yüküü altındaki kapaklarda kullanılabilir. Kapak panelleri işletme bölgesindeki yuvanın üst kısımlarında veya özel hazırlanmış ş betonla çevrili yuvalarda saklanabilir. Batardo kapaklarıı çok sık kullanılmadığı için sehim 1/800 den küçükk olmalıdır. Fakat açıklığı fazlaa olan batardo kapaklarında bu değer 1/600 alınabilir. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 15

Fig. 1.10 Kapak Paneli Askı Durumu 1.4.3 Kayar Kapak Kayar kapaklar düz gövdeli kapaklar arasında enn basit olanlarıdır. Temel olarak yapıları, yanlarda bulunan ve betona gömülü kılavuzlarda hareket edebilen bir kapakk gövdesinden oluşur. Gövde, yük altında sızdırmazlık sağlayan contalar ve yan kısımlarda bulunan kayar baskı yüzeylerden (genellikle metal), yüzey plakasından n ve ana taşıyıcı kirişlerden oluşur. Kayar kapakların diğer bir ayırt edici özellikleri de hidrostatik yükü yayılı bir şekildee beton yapıya aktarmaları vee kayan yüzeylerde meydana m gelen yüksekk sürtünme kuvvetlerinden dolayı kısmi klape açılıklarında titreşime t yol açmamalarıdır. Bu nedenlee dipsavak yapılarında bu tip kapaklar sıkça tercih edilirler. Diğer taraftan kapağın kendi ağırlığıyla kapanması gerektiği durumlarda, meydana gelen sürtünme kuvvetlerinin yüksekliğinden dolayı da fazla önerilmezler. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 16

Fig. 1.11 Çelik kayar kapakk Kayar kapakları hareket ettirebilmek için, kapak ağırlığının, contalar arası sürtünme kuvvetini ve downpull (çekme) kuvvetini yenmek gerekir. Yüksek sürtünme katsayılarından dolayı bu tip yapılarda ortaya çıkan sürtünme kuvvetleri çoğu zaman kapak ağırlığından bile fazla gelebilmektedir. Bu sebepten dolayı işletmee mekanizması kapağı kapatmaa durumunda bile, aşağıya doğru pozitif bir itme kuvveti uygulamak zorundadır. Sisteme bu şekilde bir kuvvet k uygulayabilmek amacıyla, kaldırma mekanizması olarak çelik halat kullanılamamaktadır. Bu durumlarda a Hidrolik silindir sistemi daha uygundur. Kayar kapaklardaa kaldırma sistemleri, burkulmayı engellemek amacıyla sağlam yapılı olmalı ve yataklarla desteklenmelidir. Genişliği, yüksekliğinin iki katına eşit veya daha fazla olan kayar kapaklar, çift mile bağlanmış kaldırma mekanizması ile donatılabilir. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 17

1.4.44 Radyal Kapak Temel olarak radyal kapaklar, silindir şeklinde eğimli olarakk bükülmüşş bir yüzeyy plakasından ve yüzeyi yataklara bağlayan ve hidrostatik h yükü sabit yataklaraa aktaran radyal destek kollarından oluşur. Fig. 1.13 Radyal kapak, 100 m genişlik ve 14.00 m yarıçap Radyal kapaklar çoğunlukla eğimli yüzey plakasının merkeziyle aynı noktaya denk gelen, yatay bir eksen etrafında hareket ederler. Bu yerleşim sayesinde yüzeye etki eden hidrostatik kuvvetler, kapak üzerine herhangi bir açmaa veya kapatma etkisii yapmaksızın direkt olarak dönme eksenine iletilirler. Radyal kapaklar işletme ve bakım kolaylıkları, hafif olmaları ve düşük kapasitelii kaldırma sistemleri ihtiyaçlarından dolayı, yüksek miktarda m su geçişine izin verebilen kapaklar arasında, en az maliyetli ve en uygun olanlarıdır. Kaldırma mekanizmaları, kapağın net ağırlığını, yataklardaki ve yan contalardaki sürtünmeden doğan kuvvetleri yenebilecek şekilde tasarlanırlar. Kapağın kapanması yerçekimi ile sağlanmaktadır. Ayrıca güvenlik sebeplerinden dolayı, enerji kesintisi durumunda kontrol edebilmek amacıyla, kapaklar manuel kontrol sistemleriyle de donatılmalıdırlar. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 18

Yan gidajların yuva içermemesi tasarımı kolaylaştırmakta ve duvar kenarlarında su akışını düzenli hale getirmektedir. Bu durum radyal kapaklarıı kısmi açmalara karşıı uygun hale getirir. Düz kapaklar ile karşılaştırıldıklarında eşit açıklıklarda daha fazlaa suyun deşarjı ve akış anındaa down-pull kuvvetininn oluşmaması titreşimin minimumm olması, düz kapaklardaki gibi zaman ve çok sıkı montaj m toleransları gerektirmemesii nedeniyle avantajlıdırlar. Dolusavaktan geçebilecek maksimum akış tespit edildikten sonra, bölmelerin genişliği dolusavak uzunluğunu ve maliyetini düşürmek için belirlenmelidir. Kapak seçiminde panel yüzey ölçüleri genişliği ile yüksekliği eşit veya daha yüksek olmasıı tercih edilir. Kapak yatakları, maksimum deşarj durumundaki su akım eğrisinin en az 1 m üzerinee yerleştirilmelidir. Yatakların konumuu kapağa etki eden su itme kuvvetini belirlemektedir. Dolusavakta a stabilite sağlamak ve devrilme momentini azaltmak için, bileşke itme kuvvetininn yataya yakın veya aşağı yönde eğimli olması istenmektedir. Tabandan itibaren kapağın yüksekliğinin yaklaşık üçte biri konumuna yerleştirilen yataklar, bileşkee kuvvetin yatay eksende olmasını, bu noktanın altında ise bileşkenin aşağı yönde olmasını sağlarlar. Kapaklarınn kanal veya tünellerde olması durumunda ise, serbest akış durumunda yataklar su seviyesinin üstüne konumlandırılmalıdır. Alt eşiğin konumu, kapak ağırlığına, yatakların konumuna, minimumm kaldırmaa yüksekliğine ve tepe basıncına etkisinden dolayı, çok dikkatli seçilmelidir. Yüzey plakası yatay ve dikeyy kirişlerle ve takviyelerle desteklenir. Yatay kirişler ve takviyeler radyal kollar üzerine bağlanır. Dikey kirişler ve takviyeler ise ana yatayy kirişleree ve yine radyal kollara bağlıdır. Kollarınn genel yerleşimi Fig. 2.14 de görülmektedir. (a) İki kollu (b) Üç kollu kapakk tasarımı BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 19

Fig 1.14 Kapak kol pozisyonları Fig 1.15 Dolusavak radyal kapakk mansap görünüşü BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 20

Fig.16 Radyal kapak kolları Yatay kirişler ve radyal r kolların oluşturduğu düzlemde, aşağıda görülen tasarımlar kullanılabilir : Fig 1.17 Kapak kol yerleşimleri BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 21

(a) tasarımında ( küçük kapaklarda sıklıkla kullanılmaktadır) ) kollar orta destekler yüzeyine paraleldir ve yatay kirişlerle birbirlerine bağlanırlar. Genişş kapaklar genellikle eğilme momentine dayanmaları amacıyla (b) tasarımındaki şekildee tasarlanırlar. Kolların eğimli şekilde tasarlanması, destekler arasında yatay kirişlerdee eksenel bir kuvvett ortaya çıkarır. Genellikle yatay kirişlerdeki k eğilme momentinin kol bağlantısı açıklığında ve konsol kısmında eşit olması için; b l 6 2 açıklık. 6 oranının sağlanması gerekir. Burada; b: kol bağlantı açıklığı, l: net Fig 1.18 Kapak mafsalı (a)mafsal sehpası (b)kapak kolları; (c)mil; (d)yatak; (e)epoksi reçine; (f)kovan Destek kolları anaa kirişlere genellikle cıvatalarla bağlanırlar b ye yatak tepkilerindenn oluşan eksenel yüklere ve burkulma momentinee göre dizayn edilirler. Eksenel yönde, kollar suyun oluşturduğu itme kuvvetine ve kaldırma sistemi tarafındann oluşturulan kuvvetlere maruzz kalırlar. Kollar radyal yönde muylu göbeğine cıvatalar veya kaynakla bağlanırlar. Göbek yapısı döküm veya v dövmee çelikten üretilmiş içii BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 222

boş bir silindir yapıdır. Göbeğin içine bronzdan bir burç yerleştirilir. Muylu pimler, paslanmaz çelikten veya dövme çelikten yapılırlar. Bazı durumlarda korozyona dayanıklılık için krom bir katmanla kaplanırlar. Pimler iki taraftan muyluu braketi ile desteklenirler ve bir plaka yardımıyla dönmenin tersi yöndee sabitlenirler. Mafsal braketi genellikle dökme çelikten veya yapısal çelikten üretilirler ve betona veya ankrajlar rijit bir şekilde bağlanırlar. Bronz burçlarda yataklama da, otomatik yağlamaa sağlamakk amacıyla pimlere ve burçlara küçük delikler açılır. Kendi kendini yağlayan burçlar genellikle, büyük yükler altında çalışan kapaklarda, yüksek sürtünme kuvvetlerini yenmek amacıylaa kullanılırlar. Kendinden yağlamalı yatakların kullanımı günümüzde artmıştır. Yağlama maddesi birden fazla katı malzemenin karışımıdır. Yağlama malzemesi parçaların içine ısı ve basınç sayesinde nüfus eder.. Bazı durumlarda yatak malzemesi olarak rulmanlı yataklardaa kullanılabilir. Bu gibii hallerdee çok düşük sürtünmee katsayısı nedeniyle kaldırma kapasitesi azaltılabilir. Fakat büyük çap ve sızdırmazlık önlemleri nedeniyle oldukça yüksekk maliyetler gerektirir. Kapak yatakları genellikle çok yüksek yükleree maruz kalırlar, bu nedenlee yataklardaki pimlerde meydana gelebilecek deformasyonlara, termal genleşmelere, elastik deformasyonlara karşıı dikkatli olmak gerekir. Hidrolik yükten doğan itme kuvveti ve kapağın bazı parçalarının ağırlıkları, Mafsal braketine oradan yatak ankrajları vasıtasıyla orta ve kenar ayak desteklerine e aktarılır. Yatakların ankrajı için iki klasik yöntem kullanılmaktadır. Yapısal ankraj; Ön gerilmeli ankraj; Geleneksel yapısal ankrajlar, hidrostatik yükleri kapaktan k beton yapıyaa aktarmakk amacıyla, memba elemanlarına kaynaklı bir şekilde 2 adet t enine yönde eksenel gerilmeye dayanıklı ankraj yapısı içerir ( Fig. 2.19) Eksenel ankraj elemanları, betonun yaratabilece eği gerilmelerden izole edilmek amacıyla, bir mantar katman veya benzeri bir materyal ile örtülürler. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 23

Fig. 1.19 Yapma çelik ankraj Eksenel ankraj elemanlarınınn yönleri genellikle maksimum suu itme kuvveti ile aynıı yönlüdür. Bu sistemlerde muylu yapıları, yükleme yönünde çekmeye maruz kalan elemanlardaki deformasyonn sebebiyle, yuvalarında az miktarlarda hareket edebilirler. Gün geçtikçe radyal kapakların boyutlarında meydana gelen artmalardan dolayı, yapısal ankraj sistemleri iri hacimli hale gelmiş ve daha büyük orta destek yapıları gerektirmeye başlamışlarıdır. Bu probleminn üstesindenn gelebilmek amacıylaa önyüklemeli ankraj elemanları geliştirilmiştir. Bu tarz ankraj sistemleri daha büyük yükleme kapasitelerine sahiptirler ve dahaa dar orta destek yapılarıı gerektirdiklerindenn dolayı betondan tasarruf sağlarlar. Ön gerilmeli ankrajlar, mafsal braketini desteklere sabitleyebilmek için ön gerilmelere maruz tutulmuş barlara veya tendonlara sahiptir. Tendonlar orta destek yapısı içinde maksimum itme kuvveti yönünde yerleştirilirler ve betondan izole edilmek amacıyla çevreleri borular ile kaplanır. Tendonlar borular içine beslenirler ve BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 24

hidrolik sistemler yardımıyla gerilmeye maruz bırakılırlar. Ön yüklemee tamamlandıktan sonra tendonlar harç ile doldurulurlar. Eksenel ön yükleme işlemi, maksimumm su itme yükleri y altında, mafsak braketi ile orta destekler arasında kalıntı gerilmeler oluşturur. Eğimli kollar içeren kapaklarda, ankrajların tasarımı sırasında ve yataklardaki sürtünme kuvvetlerinin hesaplanmasında, yanal yüzeylerde y meydana gelen itme kuvvetleri de dikkate alınmalıdır. Yanal itmelerden dolayı oluşan sürtünme kuvvetlerini azaltmak için göbek ile muylu braketi arasına a burçç ile aynı malzemeden yapılmış baskı rondelası konulabilir. Aşağıda verilen iki temel yükleme durumuna göree tasarlandıklarından dolayı orta beton destek yapılarındaki ankraj tasarımlarına özellikle dikkat t gösterilmelidir ; a) b) Bir kapak açık, komşuu kapak kapalı; İki kapaktaa kapalı. Radyal kapaklarda sızdırmazlığın sağlanması, yapının rijitliği ve işletme emniyetii açısından sehim değeri 1/1000 den küçük olmalıdır. Kapak kaldırma işletilmektedir. sistemi: Radyal kapaklar ülkemizde ikii tip mekanizma ile a) b) Tambur halat sistemi Hidrolik silindir Tambur-halat mekanizmalarında kapak, halat bağlantısı panelin ön kısmındann yapılarak, kapağın membaa yönündeki beton kiriş üzerine yerleştirilen kaldırmaa mekanizması şasesi ile olduğu gibi, panelin yatay kirişler üzerindeki makaralarr yardımı ile mansaptaki şaseye ve mekanizmaya bağlanır. Bu durumda bir kol üzerindeki kaldırma mekanizması zincir-transmisyon milii vasıtasıyla karşı kola aktarılır. Maliyet yüksek, montaj m hassasiyeti zorr ve düşük verim nedeniyle son zamanlarda özellikle büyük kapaklarda tercih edilmemektedir. Hidrolik kaldırma sistemleri, ülkemizdeki teknolojik gelişmeye bağlı olarak hızla yaygınlaşmaktadır. Kullanım avantajları tambur-halat sisteminee gore dahaa yüksektir. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 25

Özellikle kapağın herhangi bir nedenlee sıkışması durumundaa indirme anında ters hidrolik basınç ( itme kuvveti) ) uygulanması ile kapağın kapanması sağlanır. Fig. 1.20 Tambur- Halat Mekanizmalı Radyal Kapak Fig. 1.21 Hidrolik Silindir İşletmeli Radyal Kapak BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 26

1.4.5 Sabit Tekerli Kapak Sabit tekerlekli kapaklar en çok kullanılan kapak türleridir vee temel olarak; yüzeyy saçı, tekerlekler, miller ve sızdırmazlık elemanlarından oluşurlar. Genel olarak, yüzey saçları yatay kirişlerlee desteklenmiş düz bir b plakadan oluşur. Yüzeyin ikii yanında, kirişlerin son kısımlarında, Tekerlekler, yatay eksende dikey kaynaklanmış dikeyy destekler bulunur. destekleree miller yardımıyla bağlanır. Tekerleklerin, suyunu gömülüü elemanlara aktarmak ve hareket sırasındaa sürtünme kuvvetlerini azaltmak şeklindee 2 görevi vardır. Bu tip kapaklarda iki tip işletme mekanizma kullanılmaktadır. a) b) Tambur halat sistemi Hidrolik silindir Kapağın tam kapanma anında ölü ağırlığın yeterli olması durumunda tambur-halat sistemi kullanılabilir. Fakat kapakta acil indirmee şartlarınaa gerek duyuluyorsa kapağın sızdırmazlık yüksekliği kadar bir bölgedee askıda kalması gerekeceği için halatlardaki daimii çekme kuvvetinin etkisi ile uzamalar veya kopmalar oluştuğuu görülmüştür. Bu durumda kapak yukarıdaki şasede askıdaa tutulmalıdır. Bu ise kapağın acil indirme şartlarına aykırı bir durumdur. Bu nedenle son zamanlarda a hidrolik silindir tahrikli kapaklar tercih edilmektedir. Bu durumda,kapak üzerinde hem itme kuvveti hemde getirilmektedir. Bakım ve montaj işleri daha kolaydır. askı şartları yerinee BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 27

Fig. 1.222 Hidrolik Silindir İşletmeli Sabit Tekerli Servis Kapağı BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 28

Fig. 1.23 Tambur- Halat Mekanizmalı Sabit S Tekerli Servis Kapağıı Fig. 1.24 Sabit Tekerli Kapak Yuvaa Tertibi BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 29

(a)teker; (b)teker rayı; (c)yan klavuz; (g)teker mili; (h)yüzey sacı; (d)karşı klavuz; (e)baş kiriş; (f)yan conta; Barajlarda kullanılan sabit tekerlekli kapaklarda, yan kısımlardan ve tabandann sızdırmazlık sağlanır. Yüzeyy plakası memba ve mansap tarafına yerleştirilebilir. Yüzey plakası kapağın memba tarafındaa kullanılırsaa destek kirişlerini buz veya diğer atıklar tarafından oluşturulabilecek hasarlara karşı korur, downpull kuvvetlerinii engeller, parçalarda meydanaa gelebilecek korozyonu azaltır. Memba yönünde bulunan yüzey plakalarına ve contalara sahip tarzda kapaklar Avrupa yaygın olarak kullanılmaktaa Türkiye de de kullanımı artmaktadır. Hidrodinamik kuvvetlerin azlığı ve bu sebeple kaldırma sistemlerindeki kapasite düşüşü, bu kapakların sıklıkla tercih edilmesinde en büyük etkendir. Yüzey plakalarının ve contalarının bu şekilde yerleştirilmesi, kapakk kapalı konumdaykenn destek kiriş yapılarının incelmesine olanak kılmaktadır. Bu nedenle kapaklarda üst kısımlardaki kirişlerde oluşabilecek sehimi minimuma indirebilmek için ayrıca özen göstermek gerekir. Bu durum dikkate alınmazsa üst eşiktee contalarda sızıntılar meydana gelebilmektedir. Kısmi olarak açılan kapaklarda, kapak arkasındaki havalandırma genişliğinin yeterli olmadığı durumlarda kapakk yukarı yönlü itme kuvvetine k maruz kalır. Kapağın mansabı ile yuva arasında kalan boşluk, kapak açıklığından küçük ise (f<a, figure 2.22) kapağın altından geçen su bir dirence maruz kalır. Bu dirençten ötürü su kapağın altından yukarı doğru hidrolik itme kuvveti oluşturur. Bu havalandırmaa boşluğunun arttırılması oluşacak yukarı yönlü itme kuvvetini k azaltacaktır. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 30

Fig 1.25 Yüzey sacı ve conta memba yönünde olan sabit tekerli kapaklar Genel olarak, akış yukarı yönde conta içeren kapaklarda, downpulll kuvvetleri olmadığı için, model testlerii çok gerekli değildir. Fakat uplift kuvvetlerin oluşma olasılığı olduğu durumlarda model testleri yapılmalıdır. Kapak ile dikey şaftın yüzeyinde meydana gelen jett akışları gibi tahmin edilmesi çok zor olan bazı geçici hidrolik durumlar, model testlerinde rahatça fark edilebilir. Boşluk her ne kadar küçük olursa olsun, yerel akışlar çok yüksek çıkabilir. Bu tip kapaklarda acil kapatma durumunda izlenebilecekk adımlar sıralanabilir : şu şekildee Kapatmayaa başlamadan önce kapak şaftı tamamen suyla dolu olmalı ve kapak tamamen batık k konumda olmalıdır. Kapatma başladığında, akış aşağı yönde basınç ç azaltma başlar ve havalandırma kanalı hava akışına izin verir. Kapak hareketinde belli bir konumda iken, şaft içindeki su aniden kapağın akış aşağı yönünde düşük basınç bölgesine emilir. Yatay kirişler arasındaa BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI 31

büyük bir miktarda su kütlesi kalmış olur. Bu suyunn bir kirişten diğerinee drenaj delikleri ile atılması gerekir. Kapak şaftı boş olduğundan dolayı, kapak yüzeyi ile şaft yüzeyi arasındaki boşlukta akış hızlanır.. Su jeti direk bu boşluktan akmaya başlar ve kapak üst kirişlerinin üstünden akar. Kapağın kapanmaya yakın olduğu durumda, üst conta, üst eşik ile temas ederek boşluğu ve yerel akışları devre dışı bırakır. Savak tamamen boşş duruma gelmiş olur, kapak taban konuma erişir ve kapatma işlemii sonlandırılmış olur. Giriş yapısı kapaklarının asıl amacı türbin yapılarını korumak, cebri boru patlamalarıı veya tünel çökme durumlarında ani kapatmaları sağlamaktır. Sadece güvenlik açısından bakılacak olduğunda acil durumlarda kapatma sağlamak için en iyii ekipman yukarı yönde itki etkisi oluşturmadığı için akışaşağı yönde conta içeren kapaklardır. Yapılan araştırmalara göre kapakları bu şekilde imal etmeninn oluşturacağı ekstra maliyet çok düşüktür ve göz önünde bulundurmaya değmez. Kapatma esnasında kapak parçalarının güvenilirliği ve dayanıklılığı, acil durum kapaklarının seçiminde en önemli durumdur. Fakat, akışyukarı yönde conta içeren kapaklar tasarımcılar tarafından diğer tip kapaklaraa göre dahaa küçük hidrolik silindir gerektirdiklerindenn dolayı sıklıkla tercih edilmektedir. Kapatma işletmee sırasındaa gereken kuvvetlerr silindir seçimine direkt olarak etki e etmektedir. Diğer bir deyişlee kapak üzerindeki conta yerleşimi, açma sırasındaki kaldırma kuvvetlerine etki ettiğinden dolayı, sadece hidrolik silindir seçimi ile ilişkili görülmekte ve güvenlik faktörleri göz önüne alınmamaktadır. Fakat güvenliğin her zaman maliyetten önemli olduğu unutulmamalı ve kapak seçiminde akış aşağı yönde conta içeren kapaklar tercih edilmelidir. Akışaşağı yönde yüzey plakası ve conta içeren kapaklarda, downpull kuvvetleri her zaman önemli bir etkendir ve tasarım sırasında dikkat edilmesii gereken bir husustur. Downpull kuvvetleri kapak kısmi açık olduğu durumlarda, düşü nün bir kısmı kinetikk enerjiyee dönüştüğü için meydana gelir. Kapağınn en üst noktası ile alt noktasıı arasındaki basınç farkı kapağa aşağı yönde kuvvetler uygular. Bu kuvvetler direkt olarak kapağın ağırlığına ve dolayısı ile kaldırma sistemine etki ederler. Sabit tekerlekli kapaklarda sızdırmazlığın sağlanması, yapının rijitliği emniyeti açısındann sehim değeri 1/1000 den küçük olmalıdır. BARAJLAR VE HES HİDROMEKANİK VE ELEKTROMEKANİK TEÇHİZATI ve işletmee 32