ტყიბულის ჰიდროელექტროსადგური წარმოადგენს შაორი-ტყიბულის კასკადის მეორე საფეხურს.
ჰიდროსადგურის მშენებლობა 1950 წელს დაიწყო სსრ კავშირის მრეწველობის სამინისტრომ, ხოლო 1952 წლის ივნისში იგი გადაეცა ელექტროსადგურების სამინისტროს.
შაორჰესის ტურბინებში ნამუშევარი წყალი გადაგდებულია მდ. ტყიბულაში. ახალსოფლის ტაფობში აგებული მიწის კაშხალი არ უშვებს წყალს კარსტული ძაბრისაკენ, რომელშიც მდინარე იკარგებოდა. კაშხალი წარმოქმნის წყალსაცავს, რომლის სრული მოცულობაა 82მლნ.მ3, ხოლო სასარგებლო-65მლნ.მ3. წყლის აღება წყალსაცავიდან (34მ3/წმ) ხორციელდება წყალმიმღებით, რომელიც კაშხლის მარჯვენა ფრთის მახლობლადაა. წყალი ჰორიზონტალური წყალსატარით, დახრილი შახტითა და ორი სადაწნეო დერივაციული გვირაბით , რომელთა შორის კიდევ მოკლე წყალსატარია , მიდის სადგურის სადაწნეო კვანძთან. სადაწნეო დერივაციის ბოლოში აგებულია ერთკამერიანი გამთანაბრებელი შახტი, რომლის დგარის ქვედა ნაწილთან უშუალოდ მიერთებულია დახრილ გვირაბში თავისუფლად მოთავსებული მიწისქვეშა სადაწნეო მილსადენი. იგი უშუალოდ უერთდება ჰიდროელექტროსადგურის შენობას ჰორიზონტალური კოლექტორული უბნით, საიდანაც განტოტვილი მილებით წყალი მიედინება ღია ტიპის საგენერატორო სადგურში დადგმული ოთხი აგრეგატისკენ. ჰესის შენობა მდ.ძევრულას სათავესთან, ე.წ. ძევრის ტაფობში მდებარეობს.
ტყიბულჰესი წლიური რეგულირების სადგურია. ვინაიდან დაწნევასთან შედარებით მოკლე სადაწნეო მილსადენი აქვს, მას შეუძლია ენერგოსისტემის სიმძლავრისა და სიხშირის ფრიად საგრძნობი რეგულირება. ამ გარემოებას ხელს უწყობს ტყიბულჰესის მდებარეობა დასავლეთ საქართველოს დატვირთვის ცენტრის მახლობლად. ჰესი ექსპლუატაციაში შევიდა 1956 წლის დეკემბერში.
1. მიწის კაშხლის სიგრძე თხემზე 1605მ-ია და აგებულია ნამსხვრევი კირქვის მასალისაგან. წყალუჟონადობა უზრუნველყოფილია თიხის ეკრანით, რომელიც წყლის დინამიური მოქმედებისგან კირქვის მინაყარით არის დაცული. კაშხლის მაქსიმალური სიღრმე მდინარის კალაპოტის ნაწილში 36მ აღწევს. მარჯვენა ნაპირთან იგი შეუღლებულია რკინაბეტონის დიაფრაგმის საშუალებით. კაშხლის კალაპოტთან შეერთების კონტური მთელ სიგრძეზე მოწყობილია თიხის ძირულით, რომელიც დაფარულია ტეხილი ქვის ნაყარით.
2. წყალმიმღები უზრუნველყოფს დერივაციაში 34მ3/წმ წყლის აღებას, როცა წყალსაცავში მინიმალური სამუშაო ჰორიზონტია. წყალმიმღებს აქვს ორი შესავალი ხვრეტი, რომლებიც გაყოფილია 5,09*4,7მ ზომის ბურჯით და იხურება ბრტყელი სარემონტო ფარით. თითოეული ფარის უკან გაკეთებულია კალათისებრი გისოსი. წყალმიმღების კვეთი ბურჯის იქეთ ვიწროვდება და გლუვად გადადის წრიულ კვეთში, სადაც დაყენებულია ლითონის მილი დისკური საკეტით. ეს უკანასკნელი წარმოადგენს წყალმიმღების ძირითად მუშა საკეტს. დისკური საკეტის შემდეგ მილის კვეთი იზრდება 3.5მ დიამეტრამდე, რაც შეესაბამება ჰორიზონტალური წყალსატარის დიამეტრს, რომელიც წყალმიმღებთან არის მიერთებული.
3. წყალსატარი და დახრილი შახტი. რკინაბეტონის ჰორიზონტალური წყალსატარის შიგა დიამეტრი წყალმიმღებს იქეთ 3,5მ შეადგენს, სიგრძე კი-32მ-ს. წყალსატარს მოსდევს იმავე დიამეტრის 48მ სიგრძის დახრილი შახტი, რომელიც შეერთებულია ¹1 სადაწნეო დერივაციულ გვირაბთან, შახტი მოპირკეტებულია რკინაბეტონით.
4. ¹1 სადაწნეო დერივაციული გვირაბი დახრილი შახტიდან იწყება. გვირაბის შიდა დიამეტრი შეადგენს 3,5მ, სიგრძე კი-1300მ-ს. გვირაბი მოპირკეთებულია ქანების დრეკადი უკუდაწნევის კოეფიციენტის გათვალისწინებით. აქ გამოყენებულია მოპირკეთების 4 ტიპი. ერთი ტიპია მოპიკეთება 30სმ ბეტონის რგოლითა და 6 სმ სისქის რკინატორკრეტის ფენით, დანარჩენი ტიპებია – მოპირკეთება 70, 80 და 85სმ სისქის რკინაბეტონითა და 2 სმ სისქის ტორკრეტის პერანგით. ¹1 დერივაციული გვირაბის ბოლოში არსებული პორტალის წინა უბანი მოპირკეთებულია 85სმ სისქის რკინაბეტონით. ტორკრეტირებამდე ჩატარებულია პირველადი და საკონტროლო ინექცია.
5. რკინაბეტონის წყალსატარი წარმოადგენს ¹1 დერივაციული გვირაბის გაგრძელებას. იგი თითქოს ¹1 და ¹2 გვირაბებს შორის არის ჩადგმული. წყალსატარის მილის დიამეტრიც ისეთივეა, როგორც დერივაციული გვირაბისა. წყალსატარის სიგრძეა 64მ, ხოლო რკინაბეტონის რგოლის სისქე-80სმ, რომელსაც 2სმ სისქის ტორკრეტი აქვს გაკეთებული, რკინაბეტონის მილში დატოვებულია ხვრელი ლითონის საკეტით, რათა შესაძლებელი იყოს დერივაციულ ნაგებობათა დათვალიერება. ატმოსფერული ზემოქმედებისაგან დასაცავად წყალსატარი დაფარულია 85სმ ფენის გრუნტით.
6. დერივაციული გვირაბის სიგრძე რკინაბეტონის წყალსატარიდან გამთანაბრებელ შახტამდე 816,6 მეტრია.
7. წყალსაგდები გვირაბი, რომლის შიგა დიამეტრიც 3,5მ, სიგრძე კი-130მ, მოპირკეთებულია დერივაციული გვირაბის მსგავსად. ვინაიდან კარსტული ძაბრი, რომელშიც მდ.ტყიბულა იკარგებოდა, მხოლოდ 20მ3/წმ წყალს ატარებდა, ჩვეულებრივი შემომვლები გვირაბის გაყვანა კაშხლის ასაშენებლად აქ არ გამოდგებოდა. ამიტომ მიიღეს ორიგინალური გადაწყვეტილება: შემომვლებ გვირაბად გამოეყენებინათ დერივაციული გვირაბი, წყალსატარი და ¹2 გვირაბის ნაწილი, საიდანაც განშტოების სახით მოწყობილია წყალსაგდები გვირაბი.
წყალსაგდები გვირაბის ბოლოში დაყენებულია კონუსური საკეტი, რომლის საშუალებითაც წარმოებს წყლის გადაგდების რეგულირება ექსპლუატაციის პერიოდში.
8. უქმი წყლის საგდები 1500მ სიგრძისაა და იწყება წყალსაგდები გვირაბის გამოსავალი პორტალიდან, სადაც კონუსური საკეტია დაყენებული. უქმი წყალსაგდები წარმოადგენს სწრაფმდენს, რომელსაც ცვალებადი კვეთი აქვს-მართკუთხა და ტრაპეციული. სწრაფმდენი მთელ სიგრძეზე ბეტონითაა მოპირკეთებული. აქა-იქ ბეტონი დაფარულია 6სმ სისქის რკინა ტორკრეტით.
ამ ნაგებობაში პირველად იყო გამოყენებული ჩაზნექილი მოხაზულობის ფსკერი, ნაცვლად საზოგადოდ მიღებული ბრტყელი ფსკერისა. ამან განაპირობა, რომ ასეთი რთული მოხაზულობის სწრაფმდენში (როგორც გეგმაში, ასევე პროფილში) ტალღები არ გაჩენილა, რაც ხშირი და ფრიად არასასიამოვნო მოვლენაა ამ სახის ნაგებობებისათვის.
9. გამთანაბრებელი შახტის დიამეტრიც 4,32მ-ია, ხოლო მისი დგარის სიმაღლე დერივაციული გვირაბის ღერძიდან დღისეულ ზედაპირამდე 65,5მ-ს შეადგენს. შახტის დგარი რკინაბეტონითაა მოპირკეთებული და ფილტრაციის თავიდან ასაცილებლად, დგარის ძირიდან ზედა კამერამდე ლითონის პერანგშია ჩასმული. გამთანაბრებელი შახტის ზედა კამერა მოწყობილია დერივაციული გვირაბის ღერძიდან 47მ სიმაღლეზე, დგარის ორივე მხარეს.
10. სადაწნეო-სატურბინო მილსადენი ერთტოტიანია. ის ეკვრის გამთანაბრებელი შახტის დგარს და თავისუფლად გადის გვირაბის კვეთში.
მილსადენის დახრილი უბნის სიგრძე 534,5მ-ია. მილსადენის დასაწყისი ჩამაგრებულია გამთანაბრებელი შახტის საძირკველში, ხოლო შემდეგ მთელ სიგრძეზე, მოწყობილია 4 ანკერული საყრდენი. შუალედი საყრდენები ერთმანეთისაგან დაშორებულია 16 მეტრით. მილსადენის შიგა დიამეტრი დახრილ უბანზე იცვლება 3,3-დან 2.8მ-მდე. მილსადენის ჰორიზონტალური მონაკვეთიც თავისუფლად გადის გვირაბში. მისი სიგრძეა 130 მეტრი, ხოლო შიგა დიამეტრი-2,8მ.
ჰორიზონტალური უბნის ბოლოში სადაწნეო მილსადენის გვირაბთან მიერთებულია ავარიული წყალსაგდები გვირაბი, რომლის საშუალებითაც, მილსადენის გახეთქვის შემთხვევაში, წყალი შეიძლება გადაგდებულ იქნას საგენერატორო შენობის გამყვანი არხის გვერდით მდ.ძევრულას კალაპოტში. ავარიული წყალსაგდების შემდეგ მილსადენი ჩამაგრებულია ბეტონში და 56მ სიგრძის დახრილი უბნის გავლით უერთდება კოლექტორის უბანს, სადაც მილსადენის დიამეტრიც იცვლება 2,3-დან 1,5 მ-მდე.
11. ჰიდროსადგურის შენობა შედგება სამანქანო განყოფილების, სამონტაჟო მოედნისა და გრძივი მინაშენისაგან, რომელშიც მოთავსებულია დახურული გამანაწილებელი მოწყობილობა. ტურბინების სადგომს ესაზღვრება მილსადენის კოლექტორის უბანი, რომლის გადახურვაზეც დადგმულია ძალური ტრანსფორმატორები.
სამონტაჟო მოედნის ქვემოთ დაყენებულია ნემსა საკეტები, რომელთა საშუალებითაც შეიძლება მილსადენის დაცლა.
12. გადამუშავებული წყლის გამყვანი არხი მდებარეობს საგენერატორო შენობის ღერძის პარალელურად. არხი გადახურულია იმ ვარაუდით, რომ მილსადენის კოლექტორის სახურავიდან სამონტაჟო მოედნამდე ტრანსფორმატორები მასზე გაატარონ. გამყვანი არხის ბოლოში გაკეთებულია წყალსაშვები, რომლის შემდეგ წყალი გადადის უშუალოდ მდინარის კალაპოტში. ამ უკანასკნელში ჰესის შენობიდან გამოყვანილია აგრეთვე ავარიული წყალსაგდების მილი.
13. ღია გამანაწილებელი მოწყობილობა განლაგებულია სადგურის დახურული გამანაწილებელი მოწყობილობის მინაშენის გაყოლებით, ფერდობის მხარეს.
ტყიბულის ჰიდროსადგურში დადგმულია 4 აგრეგატი ვერტიკალური რადიალურ-ღერძული ტიპის ტურბინებით, რომლებიც დაამზადა ავსტრიულმა ფირმამ ,,ფოიტმა”. ტურბინები შეერთებულია ფირმა ,,სიმენს-შუკერტის სამფაზა დენის სინქრონულ გენერატორებთან.
ტურბინების საანგარიშო დაწნევა 293,1 მეტრია, წყლის ხარჯი თითოეული აგრეგატისთვის-8,5მ3/წმ, ბრუნთა რიცხვი წუთში-600. ასეთი პარამეტრების დროს ტურბინა ავითარებს 21000კვტ სიმძლავრეს.
ტურბინების მართვა წარმოებს ავტომატური სიჩქარის რეგულატორებით, თავის მხრივ ამ უკანასკნელის მართვა პენდელ გენერატორებით ხორციელდება. თითოეულ რეგულატორს ახლავს მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია ავტომატური და დისტანციური საავარიო გაჩერება და უთანაბრობის ხარისხის შეცვლა 0-დან 6%-ის ფარგლებში.
ზეთის მიწოდება ტურბინის სერვომოტორში წარმოებს ზეთსაჰაერო ქვაბიდან. მილსატარში დაწნევის ამაღლების საანგარიშო სიდიდე მიღებულია სტატიკური დაწნევის 20%-ის ტოლად და განისაზღვრება ჰიდრავლიკური დარტყმის მეორეული ტალღის ზეგავლენით დატვირთვის უეცარი მოზღვავების დროს.
ყოველი ტურბინის წინ დაყენებულია ორი 1100მმ დიამეტრის დროსელური საკეტი. დროსელი მოძრაობაში მოჰყავს სერვომოტორს და მის განსატვირთავად მოწყობილია ბაიპასი.
სადაწნეო მილსადენიდან წყლის გადაგდება ხორციელდება 300მმ დიამეტრის ნემსა საკეტის საშუალებით. სადაწნეო-სატურბინო მილსადენი, როგორც ზემოთ ითქვა, მიწისქვეშაა და თავისუფლად არის მოთავსებული დახრილ გვირაბში. მილსადენი იწყება ¹0 ანკერული საყრდენიდან, უშუალოდ გამთანაბრებელი რეზერვუარის დგარის შემდეგ. ¹0 და ¹2 ანკერულ საყრდენებს შორის მილსადენის დიამეტრი 3200მმ შეადგენს. ¹1 და ¹3 ანკერული საყრდენები ღია ტიპისაა, ხოლო ¹0,2,4,5და 6-დახურული. შუალედი საყრდენები საგორავებიანია.
მუშა მოწყობილობა, რომლითაც იკეტება დერივაციული გვირაბის შესასვლელი, წარმოდგენილია 2400მმ დიამეტრის დროსელური საკეტით. საკეტი ფოლადის სხმულისაა და მოძრაობაში მოჰყავს ელექტროამძრავს. გათვალისწინებულია ასევე ხელის ამძრავიც. დერივაციის შესავსებად დაყენებულია ბაიპასი.
ტყიბულჰესი ენერგოსისტემასთან შეერთებულია ზესტაფონის მიმართულებით გამავალი ორი პარალელური 110კვ გადამცემი ხაზით. გარდა ამისა, ასეთივე ძაბვის ხაზით იგი შეერთებულია შაორჰესთან. გადამცემი ხაზი ტყიბული-ზესტაფონი ორჯაჭვიანია (ლითონის საყრდენებზე). ჰიდროსადგურში დაყენებულია 4 თითოეული 20ათ.კვტ სიმძლავრის გენერატორი და ორი სამფაზიანი 60ათ.კვა სიმძლავრის ტრანსფორმატორები-გამთიშებით.
ღია გამანაწილებელი მოწყობილობა ჰესის შენობასთან დაკავშირებულია კაბელებით, რომლებიც გაყვანილია ორ შვეულ შახტში. გრძივი მინაშენის პირველ სართულში განლაგებულია: მართვის ფარები და საგენერატორო ძაბვის (10,5კვ) გამანაწილებელი მოწყობილობა. აქვეა მორიგე ინჟინრის ოთახი.
ტყიბულჰესის სათავე კვანძში განხორციელებულია ზედა ბიეფის დონის გაზომვის ავტომატიზაცია, სადგურს დაკისრებული აქვს სისტემის სიხშირის ავტომატური რეგულირება.
ექსპლუატაიის პერიოდში გამოვლინდა შემდეგი ნაკლოვანებები:
სააერაციო მილს წყალმიმღებთან არასაკმარისი კვეთი ჰქონდა 350მმ ნაცვლად 800მმ-ისა, რაც აფერხებდა მილის შევსებას და დაცვას. ეს დეფექტი ლიკვიდირებულ იქნა დამატებითი 700მ მილის დაყენებით.
მარცხენა ნაპირი მოპირკეთებული იყო კირქვის ღორღით. ტალღების ზემოქმედებით ღორღი ჩამოინგრა და ნაწილობრივ შეტანილ იქნა დერივაციაში, რის გამოც ზედაპირი რკინაბეტონის ფილებით მოაპირკეთეს.
დიდი ვიბრაციის გამო ჰიდროაგრეგატები, მათი ამუშავების პირველივე დღიდან, ვერ იღებდნენ ნორმალურ დატვირთვას. როგორც დამამზადებელი ქარხნის, ასევე საბჭოთა საკვლევი ინსტიტუტების მიერ შემუშავებულმა რეკომენდაციებმა სასურველი შედეგი ვერ გამოიღო. სადგურის მომსახურე პერსონალისა და ,,საქმთავარენერგოს” სარემონტო ქარხნის მიერ 70-იან წლებში ჩატარებული ღონისძიებების შედეგად შემცირდა ვიბრაცია, და სიმძლავრე თითქმის საპროექტომდე სიდიდემდე ავიდა.