Използването на енергията на водния поток, устройството на хидравлични конструкции на водноелектрически централи (ВЕЦ)

Енергия на водните потоци

Енергията (потенциал), която водният поток има, се определя от две величини: количеството течаща вода и височината на падането й до устието.

В естествено състояние енергията на речния поток се изразходва за ерозия на канала, прехвърляне на почвени частици, триене по бреговете и дъното.

По този начин енергията на водния поток се разпределя по целия поток, макар и неравномерно — в зависимост от наклоните на дъното и втория дебит на водата. За да се използва енергията на потока в рамките на определена зона, е необходимо тя да се концентрира в един участък — в едно подравняване.

Понякога такава концентрация се създава от природата под формата на водопади, но в повечето случаи тя трябва да бъде създадена изкуствено, с помощта на хидравлични конструкции.

ВЕЦ Itaipu е най -голямата водноелектрическа централа в света за производство на електроенергия

Енергията е концентрирана на мястото на строителството водноелектрически централи (ВЕЦ) два начина:

• язовир, блокиращ реката и вдигащ вода в басейна нагоре по течението — в горното течение на N метра спрямо нивото на басейна надолу по течението — надолу по течението. Разликата в нивата нагоре и надолу по веригата H се нарича глава. Водноелектрическите централи, в които главата е създадена от язовир, се наричат ​​близо до язовир и обикновено се изграждат върху равнинни реки;

• с помощта на специален байпасен канал — деривационен канал. Деривационни станции са изградени предимно в планински райони. Отклонителният канал има много малък наклон, поради което в края му целият връх на участъка на реката, заобиколен от канала, е почти напълно концентриран.

Сила на потока в подравняването на конструкцията се определя от количеството вода, преминаващо през портата за една секунда, Q и напор H. Ако Q се измерва в m3/ сек, и З в метри, тогава дебитът в секцията ще бъде равен на:

Pp = 9,81 * Q* З кВт.

Само част от този капацитет, равен на ефективността на инсталацията, ще бъде използван в електрогенераторите на водноелектрическата централа. Следователно мощността на електроцентралата при напор H и воден поток през турбините Q ще бъде:

Р = 9,81*В* З* ефективност kW.

Машинно помещение за водноелектрическа централа

В реални условия на експлоатация на водноелектрически централи част от водата може да се изхвърля покрай турбините.

Енергията на потоците се използва от векове. Широкото използване на водна енергия става възможно едва в края на 19 век, когато е изобретен електрически трансформатор и създаден трифазна система с променлив ток… Възможността за предаване на енергия на дълги разстояния направи възможно използването на енергията на най -мощните водни потоци.

Китайската хидроелектрическа централа „Три ждрела“, разположена на река Яндзъ, е най -голямата в света по отношение на инсталираната мощност.

Състав и подреждане на хидротехнически съоръжения на ВЕЦ

Структурата на единицата от структури на язовирна водноелектрическа централа обикновено включва:

• глава язовир. В горното течение на язовира се образува резервоар с по -голям или по -малък обем в зависимост от топографските условия и височината на язовира, който регулира потока на вода през турбините в съответствие с графика на натоварване;

• хидроелектрическа сграда;

• водостоци, имащи различно предназначение и съответно различен дизайн: за изпускане на излишната вода, която не се използва в турбините, например при наводнения (преливници); за понижаване на водния хоризонт в изливните води, което понякога е необходимо, например, при ремонт на хидравлични съоръжения (дренаж); за разпределение на водата между водоползвателите (водоприемни съоръжения);

• транспортни съоръжения — плавателни шлюзове, осигуряващи чрез плаване по реката, рафтове и салове за дървени рафтинг;

• съоръжения за преминаване на риба.

Раздел за сградата на водноелектрическата централа

Типични структури на деривационната водноелектрическа централа — деривационен канал и тръбопроводи от канала към турбините.

Основната стойност, най -технически отговорната и най -скъпата връзка в блока на ВЕЦ е язовирът. По пътя на преминаване на водата се разграничават язовирите:

• глухкоито не позволяват преминаването на вода;

• преливникв която водата се прелива над гребена на язовира;

• панелна дъскакоито пропускат вода при отваряне на щитовете (портите).

Cornalvo е язовир в Испания, в провинция Бадахос, който работи почти 2000 години.

Язовирите обикновено са земни и бетонни.

Напречният профил на земния язовир: 1 — зъб; 2 — защитен слой от пясък и чакъл; 3 — глинеста решетка: 4 — тяло на язовир; 5 — водоустойчив основен слой

Фигурата показва профила на глинен язовир, изграден върху пропусклив слой с ниска дебелина. Тялото на язовира се изхвърля от всяка почва, която не съдържа голямо количество органични примеси и водоразтворими соли.

При запълване на язовир от пропускливи почви в тялото на язовира е разположен глинеста решетка, която предотвратява филтрацията на водата. Водопропускливият слой, върху който е изграден язовирът, се прорязва от водоустойчив зъб по същите причини.

Ако язовирът е изцяло запълнен от глинеста или пясъчна почва, тогава няма нужда от защитна решетка срещу просмукване. Отгоре екранът е покрит със защитен слой от пясък и чакъл, който от своя страна е защитен от ерозия от вълни чрез каменна настилка (от гребена на язовира до марка, която лежи 0,5 — 0,7 м под възможно най -ниския воден хоризонт в горните води).

При запълване на глинен язовир всеки слой внимателно се уплътнява с ролки. Недопустимо е източването на вода през гребена на глинен язовир, тъй като съществува опасност от неговата ерозия. Обикновено по гребена на глинен язовир се изгражда път, който определя ширината на гребена. Гребенът е асфалтиран по обичайния начин.

Ширината на основата на язовира зависи от височината му и от приетия наклон на склоновете към хоризонта. Наклонът нагоре по течението става по -плосък от наклона надолу по течението.

Понастоящем методът на хидромеханизация се използва широко при изграждането на големи земни язовири.

Язовир Willow Creek, Орегон, САЩ, язовир от гравитационен тип, направен от бетон

Схема на сляп бетонен язовир: 1 — отводняване на язовира; 2 — галерия за гледане; 3 — колектор; 4 — дренаж на основата

Фигурата показва празен бетонен язовир с правилен профил с платно за движение отгоре. За по -надеждна връзка на язовира с почвата и бреговете основата на язовира е направена под формата на няколко перваза. От страната на натиска е разположен зъб с дълбочина 0,05 — 1,0 З.

За борба с филтрацията, под зъба са разположени антифилтрационни завеси, за които чрез система от сондажи с диаметър 5 — 15 см, циментовият разтвор се инжектира в пукнатините на основата (почвата).

Въпреки че тялото на язовира е изградено от плътен бетон, водата винаги прониква през него. За да се източи тази вода надолу по течението, в язовира е уредена дренажна система, състояща се от вертикални кладенци — дренажи (с диаметър 20 — 30 см), извършвани в тялото на язовира на всеки 1,5 — 3м.

Отцедената през тях вода навлиза в кюветите на наблюдателната галерия 2, откъдето се отвежда чрез хоризонтални колектори 3 към долния басейн. Наблюдателната галерия, която се движи в тялото на язовира по цялата му дължина, е направена за наблюдение на състоянието на бетон и филтрация на вода.

Производните водоснабдителни конструкции най -често се изпълняват под формата на отворен канал. При меки почви участъкът на канала обикновено има формата на трапец. Стените и дъното на канала са облицовани с бетон или асфалт, за да се намали филтрацията, да се предотврати ерозията, да се намалят грапавостите и свързаните с тях загуби на налягане. Използва се и калдъръмена облицовка.

Отклонителните канали в скалисти почви са с правоъгълно сечение.Ако не е възможно да се извърши извеждане с отворен канал, се използват вдлъбнатини с правоъгълно или кръгло напречно сечение.Водата от канала за отклоняване към турбините се подава по тръбопроводи.Тръбопроводите са метални, стоманобетонни и дървени.