Top 6 głównych komponentów elektrowni wodnej

Przeczytaj ten artykuł, aby zapoznać się z następującymi sześcioma komponentami elektrowni wodnej, tj. (1) Przedplonem i strukturami dolotowymi, (2) Przewód główny lub Przewody wlotowe, (3) Zbiornik wyrównawczy, (4) Turbiny i Generatory, (5) Power House i (6) Trail Race i Draught Tube.

1. Przedmowa i struktury spożycia:

Jak sama nazwa wskazuje, przedpokój to powiększony zbiornik wodny przed wlotem. Zbiornik działa jak przodek, gdy potok pobiera wodę bezpośrednio z niego. Gdy kanał doprowadza wodę do turbin, część kanału przed turbinami zostaje powiększona, aby utworzyć przedpokój. Przedpokój tymczasowo przechowuje wodę w celu jej dostarczenia do turbin. Woda nie może przepłynąć, ponieważ jest w zbiorniku lub kanale. Przy bramach wlotowych są wyposażone w dźwignię do kontroli wlotu wody. Przed bramkami znajdują się stojaki na śmieci, aby zapobiec przedostawaniu się gruzu, drzew itp. Do rurociągu. Dostępne są również zgrzebła do czyszczenia półek na śmieci.

2. Głowa wyścigowa lub przewody wlotowe:

Niosą wodę do turbin ze zbiornika. Wybór otwartego kanału lub przewodu ciśnieniowego (Penstock) zależy od warunków na miejscu. Przewód ciśnieniowy może być w postaci rozszerzonego kanału wlotowego w korpusie zapory lub może być długim przewodem ze stali lub betonu lub czasem tunelem rozciągającym się na kilka kilometrów między zbiornikiem a elektrownią.

Przewód ciśnieniowy nie podąża za konturami podłoża, a każdy gradient jest dostosowany do warunków terenowych. Prędkość wody w przewodzie zasilającym jest również większa niż w kanale otwartym. Do wysokości około 60 metrów prędkość może wynosić od 2, 5 do 3 0 m / s.

Dla wyższych głowic prędkość może być jeszcze wyższa. Czasami wygodnie lub ekonomicznie jest przyjmować otwarty kanał częściowo lub całkowicie jako główny kanał. Kanał głowy może prowadzić wodę do turbin lub do wysypisk i jest zwykle stosowany w instalacjach o niskiej wysokości podnoszenia, gdzie straty na głowicy są stosunkowo ważne. Zaletą otwartego kanału jest to, że można go wykorzystać do nawadniania lub nawigacji.

3. Zbiornik wyrównawczy:

Zbiornik wyrównawczy jest zbiornikiem magazynowym zamontowanym w pewnym otworze wykonanym na długiej rurze lub przewodzie w celu przyjęcia odrzuconego przepływu, gdy przewód rurowy zostaje nagle zamknięty przez zawór zamontowany na jego stromym końcu, patrz rys. 20.5. Dlatego zbiornik wyrównawczy zwalnia przewód rury z nadmiernego ciśnienia wytwarzanego z powodu jego zamknięcia, eliminując w ten sposób pozytywny efekt uderzenia hydraulicznego.

Dokonuje się tego przez umieszczenie w zbiorniku wyrównawczym dużej masy wody, która w innym przypadku wyleciałaby poza linię rury, ale powraca do zbiornika z powodu zamknięcia końca rury. Służy on także do dostarczania nagle dodatkowego przepływu, kiedy tylko jest to wymagane przez hydrauliczne urządzenia napędowe w dowolnym momencie. Zbiornik wyrównawczy jest najczęściej wykorzystywany w elektrowni wodnej lub w dużej pompowni, aby kontrolować zmiany ciśnienia wynikające z gwałtownych zmian przepływu.

W przypadku elektrowni wodnej, gdy występuje nagła redukcja obciążenia turbiny, konieczne jest, aby regulator zamknął bramki turbiny w celu regulacji przepływu wody, aby utrzymać stałą prędkość turbiny. Jednak woda jest już w drodze do turbiny.

Kiedy bramy turbiny są zamknięte, ruchoma woda musi powrócić. Zbiornik wyrównawczy działałby wówczas jako zbiornik do przechowywania odrzuconej wody, a tym samym unikał uderzenia hydraulicznego. Z drugiej strony, gdy istnieje natychmiastowe zapotrzebowanie na turbinę o większej mocy, regulator ponownie otwiera bramy proporcjonalnie do zwiększonego obciążenia, a zatem, dzięki czemu konieczne jest dostarczenie większej ilości wody.

W przypadku długiej rury potrzeba znacznego czasu, zanim cała masa wody może zostać przyspieszona. Zbiornik wyrównawczy, który zazwyczaj znajduje się w pobliżu turbiny, spełni nagle zwiększone zapotrzebowanie na wodę, dopóki prędkość w górnej części linii nie osiągnie nowej wartości.

Podobnie w przypadku dużej pompowni z długą rurą doprowadzającą, zbiornik wyrównawczy może być również wykorzystywany do kontroli zmian ciśnienia po stronie tłoczenia, które wynikają z nagłego zatrzymania lub uruchomienia pompy. Po uruchomieniu pompy większość początkowego przepływu z pompy wpływa do zbiornika wyrównawczego, zmniejszając efekt uderzenia hydraulicznego m rura doprowadzająca. Z drugiej strony, gdy pompa nagle się wyłączy, zbiornik wyrównawczy zapewnia dodatkową przestrzeń do pomieszczenia wody, która powróci, zmniejszając ciśnienie uderzenia hydraulicznego.

Funkcje zbiornika wyrównawczego:

Zbiornik wyrównawczy służy zatem do następujących celów:

ja. Kontrola zmian ciśnienia wynikających z szybkich zmian w przepływie linii rur, eliminując w ten sposób efekt uderzenia hydraulicznego.

ii. Regulacja przepływu w elektrowniach i pompach przez zapewnienie niezbędnego przyspieszania lub zwalniania głowicy.

Lokalizacja zbiornika wyrównawczego:

Teoretycznie zbiornik wyrównawczy powinien znajdować się jak najbliżej elektrowni lub pompowni. Idealne miejsce w przypadku elektrowni znajduje się na wlocie turbiny, ale rzadko jest to możliwe w przypadku instalacji o średniej i wysokiej wysokości, ponieważ będzie musiało być wykonane bardzo wysoko. Aby zmniejszyć jego wysokość, zwykle znajduje się na skrzyżowaniu tunelu ciśnieniowego i rurociągu (patrz rys. 20.5) lub na górze.

4. Turbiny i generatory:

Turbina zamienia energię hydrauliczną w energię mechaniczną. Energia mechaniczna wytwarzana przez turbinę jest wykorzystywana do napędzania generatora elektrycznego. Jest on bezpośrednio sprzężony z trzonem turbiny. Generator rozwija energię elektryczną. Turbina składa się z koła zwanego biegaczem. Biegacz ma specjalnie zaprojektowane ostrza lub łyżki. Woda o dużej energii hydraulicznej uderza w ostrza, a prowadnica obraca się.

Turbiny wodne można podzielić na dwa rodzaje, a mianowicie:

ja. Turbiny impulsowe lub prędkościowe, oraz

ii. Turbiny reakcyjne lub ciśnieniowe.

Turbina impulsowa:

W turbinie impulsowej cała dostępna energia potencjalna lub głowica są przetwarzane na energię kinetyczną lub głowicę prędkości, przepuszczając wodę przez dyszę zaciskającą lub przez łopatki kierujące, zanim uderzy ona w kubełki. Koło obraca się swobodnie w powietrzu, a woda styka się tylko z częścią koła na raz. Ciśnienie wody przez cały czas jest atmosferyczne.

W celu zapobiegania rozpryskiwaniu i kierowania wodą odprowadzaną z wiader do wyścigu końcowego, zapewniona jest osłona. Turbina impulsowa jest zasadniczo kołem wolnobieżnym i jest stosowana do stosunkowo wysokich głowic. Koło Peltona, koło impulsowe Turgo i turbina Girarda to niektóre rodzaje turbin impulsowych. W wodzie koła Pelton uderza stycznie biegacza.

Reakcja Turbina:

W turbinie reakcyjnej tylko część dostępnej energii potencjalnej jest przekształcana w głowicę prędkości przy wejściu do chodnika. Część balansowa pozostaje jako głowica ciśnieniowa. Ciśnienie na wlocie do turbiny jest znacznie wyższe niż ciśnienie na wylocie.

Różni się ona w trakcie przepływu wody przez turbinę. Głównie moc jest rozwijana przez różnicę ciśnienia działającą na przód i tył łopatek wirnika. Tylko niewielka część mocy pochodzi z dynamicznego działania prędkości. Ponieważ woda jest pod ciśnieniem, cały przepływ od głowy do wyścigu odbywa się w systemie zamkniętym.

Turbiny Francisa i Kaplana są dwoma ważnymi typami turbin reakcyjnych. W turbinie Francisa znajduje się promieniowy przepływ wody do wewnątrz. We współczesnej turbinie Francisa przepływ wchodzi promieniowo do wewnątrz, ale pozostawia w kierunku równoległym do wału w środku. Nazywa się to przepływem mieszanym.

W turbinach Girard, śmigła i Kaplana przepływ jest osiowy lub równoległy do ​​osi wału turbiny. Dobór odpowiedniego typu turbiny zależy przede wszystkim od dostępnej głowicy i wymaganej ilości odpadów.

Turbiny można sklasyfikować w następujący sposób w odniesieniu do typu elektrowni:

Turbina o niskim łbie (poniżej 30 m);

Turbina o średniej wysokości (od 30 do 160 m);

Turbina o dużej głowicy (do i powyżej 1000 m);

Turbiny niskociśnieniowe to turbina napędowa i turbina Kaplana. Turbiny te wykorzystują dużą ilość wody. Turbiny średniej mocy to nowoczesne turbiny Francisa. Turbiny impulsowe są turbinami o dużej wysokości. Turbiny te wymagają stosunkowo mniejszej ilości wody.

5. Power House:

Celem elektrowni jest wspieranie i utrzymywanie sprzętu hydraulicznego i elektrycznego.

Elektrownia jest łatwo podzielona na dwie części w następujący sposób:

ja. Podbudowa wspierająca sprzęt i zapewniająca niezbędne drogi wodne.

ii. Nadbudówka lub budynek do domu i ochrony sprzętu.

Podbudowa:

Podbudowa może stanowić integralną część konstrukcji zapory i wlotu. W innych przypadkach podłoże może być odległe od tamy, wlot zapory i elektrownia są całkowicie oddzielnymi konstrukcjami. Podbudowa zbudowana jest wyłącznie z betonu i jest wymuszana stalą tam, gdzie jest to konieczne.

Nadbudowa:

Pomieszczenie generujące, główna część elektrowni, zawiera główne jednostki i ich osprzęt, a zwykle jest to suwnica zasilana energią lub ręcznie, która obejmuje całą szerokość domu energetycznego. Tablica rozdzielcza i stanowisko obsługowe znajdują się zwykle w pobliżu środka stacji, na poziomie podłogi lub, dla lepszej widoczności, na drugim piętrze lub na poziomie nad podłogą główną.

Zwykle przed jednostkami głównymi dla przełączników, połączeń magistrali i linii wychodzących wymagane będzie dodatkowe pole lub sekcja bloku energetycznego. Jeżeli transformatory znajdują się wewnątrz stacji, znajdą się one również w dodatkowym wnęce, zwykle na poziomie podłogi i będą wyłączać główne podłogi stalowymi drzwiami lub roletami.

Żuraw ruchomy jest ważną częścią wyposażenia elektrowni. Przy ustalaniu wysokości szyny żurawia nad podłogą istotne jest, aby zapewnić wystarczającą przestrzeń do podnoszenia i przenoszenia wzdłuż dowolnej z różnych części maszyny.

6. Rasa ogonowa i rura odciągowa

Kanał, w którym turbina wyładowuje się w przypadku koła impulsowego i rury wydechowej w przypadku turbiny reakcyjnej, nazywany jest wyścigiem. Rura ssąca lub rura ssąca to tylko hermetyczna rura pasująca do wszystkich turbin reakcyjnych po stronie wylotowej. Rozciąga się od końca wylotowego turbiny do około 0, 5 metra poniżej powierzchni poziomu wody w zbiorniku. Prosta rura zanurzeniowa ma ogólnie pochylenie od 4 do 6 stopni, aby stopniowo zmniejszać prędkość wody.

Działanie ssania wody w tej rurze ma taki sam wpływ na biegacz, co odpowiednia głowica, tak że turbina rozwija się tak samo, jak gdyby była umieszczona na powierzchni wody końcowej. Wyścig ogonowy koła impulsowego jest zwykle w przybliżeniu prostokątnym przejściem, biegnącym od punktu pod kołem do punktu znajdującego się poza fundamentami elektrowni, gdzie wchodzi do kanału wyjściowego lub rzeki. Ze względu na małe rozładowanie koła impulsowego, a także wyższą dopuszczalną prędkość, kanał wyścigu końcowego jest znacznie mniejszy niż w turbinie reakcyjnej.

W przypadku turbiny reakcyjnej szerokość kanału wyścigowego pod domem energetycznym zależy od odległości między jednostkami i grubości pomostów i ścian między przedziałami urządzenia. Głębokość kanału wyścigowego zależy od prędkości, którą przyjmuje się zwykle na około 1 metr na sekundę. Tam, gdzie elektrownia jest blisko rzeki, ogonem może być sama rzeka. W innym przypadku można zapewnić kanał wyścigowy o pewnej długości, aby połączyć się z otworem turbiny z rzeką.