Główne zagadnienia budowy mikroelektrowni wodnych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii

 Komentarze do artykułu

Projekt budowy mikroelektrowni wodnej zależy od wielu parametrów – hydrotechnicznych, przyrodniczych, od rodzaju i złożoności zastosowanych urządzeń, od warunków zużycia energii elektrycznej i innych czynników.

Co do zasady, jeśli planowana jest instalacja mikroelektrowni wodnej o mocy do 10 kW, a warunki naturalne nie wymagają budowy skomplikowanych konstrukcji hydraulicznych, to nie ma potrzeby przyciągania specjalistów do projektowania. Zakład produkujący takie mikroelektrownie wodne często obejmuje w dostawie, oprócz samej hydroelektrowni, również elastyczny (wężowy) rurociąg ciśnieniowy wykonany z różnych materiałów (ryc. 39). W takim przypadku wystarczy wykonać niewielkie ujęcie wody, podłączyć do niego rurociąg ciśnieniowy lub dodatkowo zbudować mały kanał zwrotny i nieckę ciśnieniową.

Jeśli planuje się budowę mikroHPP o większej wydajności, to w takim przypadku bardziej celowe jest zaproszenie specjalistów (lub wyspecjalizowanej organizacji wykonawców) z odpowiednimi kwalifikacjami i doświadczeniem do zaprojektowania i budowy mikroHPP. Aby wybrać odpowiedniego wykonawcę, przydatne będzie zapoznanie się z jego dokumentami kwalifikacyjnymi (licencje Gosarchstroy na budowę elektrowni wodnych lub robót budowlanych), z wcześniej wykonanymi pracami (projektowane lub budowane mikroelektrownie wodne). Jeśli jest taka możliwość, można osobiście zobaczyć te obiekty, porozmawiać z ich właścicielami lub użytkownikami, dowiedzieć się praktycznych zagadnień czy trudności w budowie i eksploatacji.

Ryc.39. Micro HPP typu tulejowego

Budując mikroHPP o mocy zainstalowanej np. powyżej 10 kW, oprócz kwestii kosztów sprzętu, należy realistycznie ocenić swoje możliwości techniczne, robociznę oraz zasoby, materiały, które zostaną użyte do budowy ujęcia wody, kanału zwrotnego, zbiornika ciśnieniowego, fundamentu pod urządzenia. Konstrukcje te, oprócz wymagań dotyczących materiałów, mają dość surowe wymagania dotyczące wielkości, metody produkcji i konstrukcji.

Bardzo ważne jest również rozważenie kwestii dróg dojazdowych do placu budowy – do transportu materiałów budowlanych, maszyn i urządzeń. Wybudowanie nawet prostej drogi technicznej czy oczyszczenie terenu z kamieni i drzew, wyrównanie nawierzchni, może znacząco podnieść koszty i skomplikować budowę mikroelektrowni wodnej.

pobór wody

Zadaniem ujęcia wody jest pobranie wody z rzeki lub zbiornika i dostarczenie jej do rurociągu ciśnieniowego. Głównym wymaganiem jest, aby ujęcia funkcjonowały na wszystkich poziomach przepływu, od najniższego (niska woda) do poziomu wezbraniowego, aby od czasu do czasu poradzić sobie z dużą ilością żwiru, kamieni lub innych zanieczyszczeń nanoszonych przez prąd – od liści i gruzu na całe drzewa.

Prawidłowe zaprojektowanie ujęcia wody jest czynnikiem decydującym o prawidłowym funkcjonowaniu całej elektrowni wodnej oraz ważnym warunkiem obniżenia kosztów jej eksploatacji i remontów.

Pobór wody musi spełniać następujące parametry:

• być trwałe i niezawodne, aby zapobiec uszkodzeniu konstrukcji przez powodzie, lawiny błotne lub wniesione gruzy oraz zapewnić długotrwałą eksploatację;
• być wyposażone w różne urządzenia i mechanizmy chroniące mikroelektrownię wodną przed gruzem i osadami z rzeki;
• być chronione przed błotem pośniegowym i oblodzeniem do pracy w zimie;
• mieć możliwość szybkiej i kontrolowanej zmiany przepływu wody w kanale przekierowania.

Aby zapewnić dopływ wymaganej ilości wody do agregatu hydraulicznego, wymagana jest cofka wodna (podniesienie poziomu wody w wyniku całkowitego lub częściowego zablokowania koryta (cieku) rzeki). Cofka w przypadku mikroelektrowni wodnych zaporowych jest tworzona przez zaporę (zaporę), gdy kanał zostanie zablokowany przez zaporę i osiągnięty zostanie wymagany poziom i dopływ wody.

W przypadku mikroelektrowni dywersyjnych taką cofkę tworzy się poprzez zbudowanie zapory w korycie rzeki przed wejściem do koryta dywersyjnego. Takie wsparcie można stworzyć:

• regulowany - dzięki instalacji bramek-regulatorów (zamków);
• nieuregulowane - poprzez wykorzystanie improwizowanych materiałów (kamieni, konstrukcji betonowych itp.).

Na poniższych rysunkach przedstawiono dwa typowe przykłady konstrukcji ujęć wody, w których istnieje możliwość regulacji cofki w celu zapewnienia jej dopływu do kanału przekierowania. W pierwszym przypadku (ryc. 40) niezbędna cofka jest zapewniona i regulowana przez śluzy.

Rys.40. Projekt ujęcia wody z wykorzystaniem regulatorów bramowych (zamek)

W drugim przypadku (ryc. 41) niezbędne podparcie zapewniają drewniane belki ułożone poziomo na torze przepływu wody. Belki są utrzymywane przez struktury kanałowe. Zmianę ciśnienia wody (regulację) uzyskuje się poprzez dołożenie dodatkowych belek w celu podniesienia poziomu wody lub ich usunięcie w celu zmniejszenia poziomu spiętrzenia wody.

Rys.41. Projekt ujęcia wody z wykorzystaniem drewnianych belek i koryta

W innych przypadkach możliwe jest utworzenie nieuregulowanej cofki wodnej – poprzez ułożenie kamieni (zapór) lub innych materiałów (kawałki żelbetonu itp.) na dnie rzeki bezpośrednio po wejściu do kanału zwrotnego. Rysunek 42 poniżej przedstawia przykładowo rysunek ujęcia wody na rzece Taldy-Suu (dystrykt Tyup) dla mikroelektrowni wodnej o mocy 60 kW.

Ryc.42. Rysunek obiektu ujęcia wody na rzece Taldy-Suu (rejon Tyup) dla mikroelektrowni wodnej o mocy 60 kW

Wejście do kanału przekierowania musi być dobrze wzmocnione przed erozją wodną i wykonane z betonu zbrojonego lub gruzu. Musi być wyposażona w zasuwę-regulator (zastawkę) w celu zapewnienia zmiany objętości wody pobieranej do kanału zwrotnego, a także całkowitego odcięcia dopływu wody do hydroelektrowni na czas naprawy lub konserwacji hydroelektrowni. mikro HPP (ryc. 43).

Ryc. 43 Śluza ujęcia wody kanału zwrotnego na rzece Taldy-Suu (rejon Tyup) dla mikroelektrowni wodnej o mocy 60 kW

Wejście do kanału przekierowania powinno mieć występ (ryc. 44), jako pułapkę na kamienie, żwir, piasek i inne osady. Półka nie może jednak zapewnić 100% ochrony przed osadami, jest to pierwsza bariera na ich drodze. Projekt budowli hydrotechnicznych może przewidywać inne urządzenia zabezpieczające przed osadami, instalowane dalej niż obiekt czerpalny. Półka wykonana jest w rejonie wejścia do kanału dywersyjnego, w formie zagłębienia na dnie. Musi być okresowo sprawdzany pod kątem wypełnienia i wymaga regularnego czyszczenia.

Rys. 44 Klasyczna wersja konstrukcji ujęcia wody (przekrój poprzeczny konstrukcji)

kanał pochodny

Kanał przekierowania służy do doprowadzenia wody z ujęcia do rurociągu. Może być wykonany w formie kanału ziemnego lub betonowego, bądź też zbudowany z betonowych korytek lub jeży - w formie plastikowego lub metalowego rurociągu, jak to jest praktykowane w krajach skandynawskich.

Kanał przekierowania może mieć dowolną długość - od zera (jeśli rurociąg ciśnieniowy zaczyna się bezpośrednio od ujęcia wody lub zapory) do kilku kilometrów.

Najbardziej opłacalnymi ekonomicznie kanałami przekierowania są otwarte kanały uziemiające. Mają jednak szereg problemów związanych z wysokimi wymaganiami konserwacyjnymi; utrata wody; osuwiska spowodowane sączącą się wodą z niewyścielonych ścian kanału, konieczność posiadania stabilnego i stosunkowo płaskiego zbocza. W tym celu przy budowie ziemnego kanału objazdowego należy wziąć pod uwagę obliczenie jego nachylenia w granicach wartości 0,002.0,003, czyli zmianę wysokości o 2-3 m na każde 1000 m długość kanału. Zwiększenie nachylenia może prowadzić do późniejszej erozji ziemnych ścian kanału, a jego zmniejszenie może spowodować jego zamarznięcie w zimie.

Korytarze żelbetowe (w tym korytka i odcinki prądów dużych prędkości), a także metalowe czy plastikowe nie mają wad korytek ziemnych - są mocniejsze i trwalsze, wymagają mniej konserwacji i napraw. Takie kanały mogą mieć bardziej strome nachylenie niż kanały ziemne, a zatem są mniej podatne na zamarzanie. Aby zapobiec zamarzaniu, kanały dywersyjne wykonane z takich materiałów można dodatkowo zaizolować (przykryć płytami, materiałami izolacyjnymi, pogłębić w gruncie.

Jednak przy projektowaniu należy pamiętać, że duże nachylenie kanału przekierowania (a co za tym idzie duże natężenie przepływu) ma pewne wady.

Po pierwsze, bardziej złożona konstrukcja zbiornika ciśnieniowego - woda musi wpływać do niego zgodnie z określonym reżimem, z reguły - w stanie spokojnym, aby nie tworzyć łamaczy wewnątrz zbiornika ciśnieniowego, a także nie niszczyć go z czasem . Duże nachylenie kanału przekierowania, a co za tym idzie duże natężenie przepływu, ogólnie może prowadzić do szybkiego zniszczenia struktur hydraulicznych mikroelektrowni wodnych.

Po drugie, duże nachylenie zmniejsza ciśnienie (różnica wysokości między górnym i dolnym prądem). W związku z tym zmniejszy to wydajność mikroelektrowni wodnej. Wysokość głowicy jest ważnym czynnikiem wpływającym na moc, a co najważniejsze, na koszt mikroelektrowni wodnej. Sprzęt z niską głową jest znacznie droższy niż sprzęt z wysoką głową. Jest również duży i wymaga budowy większych konstrukcji do jego instalacji (fundament nośny, maszynownia itp.).

Poniższa tabela podsumowuje główne dane dotyczące materiałów do budowy kanału objazdowego, wraz z ich mocnymi i słabymi stronami.

Użyteczną konstrukcją zapewniającą działanie mikroelektrowni wodnej jest zsyp osadowy. Urządzenie do odprowadzania osadów zapobiega przedostawaniu się osadów powstających w okresie zimowym do zbiornika ciśnieniowego i komory turbiny. Umieszcza się go w urządzeniu ujęciowym przed kanałem zwrotnym z odpowiednio krótkim kanałem zwrotnym i pod warunkiem, że osad powstaje tylko w rzece. W przypadku długich kanałów dywersyjnych istnieje możliwość tworzenia się szlamu w samym kanale. W takim przypadku urządzenia do odprowadzania osadu są umieszczane przed zbiornikiem ciśnieniowym.

Urządzenie odprowadzające hałas w postaci poprzecznej tacy jest instalowane prostopadle lub pod pewnym kątem do kierunku przepływu wody w kanale przekierowania (ryc. 45).

Rys.45 Przykład wyładowania szumów w kanale pochodnym

Dno koryta osadnika umieszczone jest poniżej poziomu wody, dzięki czemu osad nie przechodzi pod nim, lecz jest odprowadzany z tylnej ściany do kanału osadowego, który odprowadzałby zebraną wodę wraz z osadem do rzeki. Urządzenie do uwalniania szlamu jest usuwane, gdy nie ma szlamu.

basen ciśnieniowy

Zbiornik ciśnieniowy mikroelektrowni wodnej to konstrukcja służąca do połączenia kanału kierunkowego z rurociągiem ciśnieniowym, w celu wytworzenia niezbędnego ciśnienia i objętości wody, a także oczyszczenia strumienia ze śmieci, osadów i odprowadzenia nadmiaru wody. Zapewnia również utrzymanie reżimu wodnego niezbędnego do prawidłowej pracy agregatu hydraulicznego.

Klasyczna konstrukcja zbiornika ciśnieniowego obejmuje (rys. 46):

• styk z kanałem dywersyjnym (wejście wody do basenu ciśnieniowego);
• ściana przelewowa - do zrzucania nadmiaru wody i pływających gruzu;
• zastawki (śluzy) do regulacji przepływu wody w rurociągu ciśnieniowym oraz odprowadzania wody i osadów dennych;
• przelew - do odprowadzania wody;
• ruszt na śmieci - aby zapobiec przedostawaniu się gruzu i drewna dryfującego do rurociągu ciśnieniowego.

Ryc. 46 Projekt basenu ciśnieniowego mikroHPP o mocy 60 kW na rzece Taldy-Suu (dystrykt Tyup)

Zbiornik ciśnieniowy musi być wykonany ze zbrojonego betonu. Wielkość zbiornika ciśnieniowego jest zwykle określana na podstawie specyfikacji producenta sprzętu. Musi mieć minimalną wysokość nadproża, aby poradzić sobie z szybko zmieniającym się przepływem turbiny bez nadmiernego obniżania poziomu wody w dziobie. Z reguły wymagany margines objętości zapasu odpowiada 30 sekundom przepływu projektowego turbiny.

Rurociąg ciśnieniowy

Rurociągi ciśnieniowe doprowadzają wodę z basenu ciśnieniowego do komory turbiny. Mogą być instalowane zarówno na powierzchni ziemi, jak i pod ziemią.

Instalacja naziemna jest preferowaną opcją, jeśli trasa rurociągu przebiega w skalistym terenie, gdzie wykopanie rowu byłoby zbyt kosztowne. Metalowe rurociągi ciśnieniowe są również korzystnie zlokalizowane nad ziemią, aby ułatwić prace konserwacyjne i zapobieganie korozji.

Podziemny rurociąg ciśnieniowy może mieć szereg zalet z następujących powodów:

• brak konieczności stosowania dylatacji;
• podpory pośrednie, na których układany jest rurociąg, nie są wymagane;
• materiały amortyzujące (podsypka piaskowa) otaczające rurociąg mogą pochłaniać obciążenia udarowe.

Wadą rurociągów podziemnych są dodatkowe koszty oraz to, że na stromych odcinkach materiał podkładki może zostać wypłukany, dlatego konieczne jest wykonanie ogrodzeń zatrzymujących materiał.

Poniższa tabela zawiera podstawowe informacje o materiałach na rurociągi ciśnieniowe.

budynek stacji

Budynek mikroelektrowni wodnej jest miejscem instalacji zespołu hydroelektrycznego oraz systemu sterowania mikroelektrownią wodną. Zapewnia również ochronę sprzętu przed deszczem, śniegiem i niskimi temperaturami.

Istnieje wiele sposobów budowania na powierzchni, które należy wykonać w zależności od lokalnych przepisów i przepisów, dostępności materiałów i warunków klimatycznych. W warunkach klimatu górskiego zwykle odpowiednie są ściany z cegły lub muru lub bloczków żelbetowych.

Transformatory powinny znajdować się na zewnątrz budynku stacji lub w oddzielnym pomieszczeniu.

Najlepszą opcją do budowy fundamentu pod budynek i fundamentu pod jednostkę hydrauliczną jest żelbet. Przy małych rozmiarach sprzętu dozwolone jest budowanie fundamentu z gruzu betonowego.

Najlepszym rozwiązaniem jest skorzystanie z rysunku wykonawczego fundamentu nośnego w celu jego prawidłowej budowy i zgodności z niezbędnymi specyfikacjami dotyczącymi mocowania sprzętu. Jest to zwykle zapewniane przez producenta sprzętu lub organizację zamawiającą. Rysunek 47 poniżej przedstawia budynek mikroHPP o mocy 60 kW nad rzeką Taldy-Suu (wieś Taldy-Suu, dystrykt Tyup).

Ryc. 47 Schemat budowy mikroelektrowni wodnej o mocy 60 kW na rzece Taldy-Suu (rejon Tyup)

Ten rysunek przedstawia główne elementy budynku elektrowni oraz fundament nośny hydroelektrowni. Ten mikroHPP ma turbinę promieniowo-osiową z pionowym wałem turbiny.

Podczas projektowania dowolnego budynku zakładu należy wziąć pod uwagę następujące punkty:

• odpowiednia wentylacja, aby usunąć straty ciepła generatora;
• blok do podnoszenia turbiny, generatora i bram podczas okresowych napraw i konserwacji;
• wystarczająca przestrzeń robocza wewnątrz budynku do naprawy sprzętu;
• drzwi wejściowe o wymiarach wystarczających do wniesienia największych elementów wyposażenia;
• wykop lub nieckę pod rurociąg ciśnieniowy wraz z odwodnieniem, tak aby wycieki wody nie zalewały budynku stacji;
• uziemienie w fundamencie budynku lub pręty uziemiające wbite w ziemię w kilku punktach wokół budynku.

Szczególną uwagę należy zwrócić na budowę traktu objazdowego w celu prawidłowego odprowadzenia wody z turbiny do rzeki. Tor odpływowy należy wzmocnić, aby odpływająca woda nie powodowała erozji zarówno samego traktu, jak i miejsc, w których woda wpływa do rzeki. Może być wykonany ze zbrojonego betonu. Dozwolone jest wytwarzanie go z gruzu betonowego, z zastrzeżeniem stosunkowo małej mocy mikroelektrowni wodnej.

Autorzy: Kartanbaev B.A., Zhumadilov K.A., Zazulsky A.A.

Zobacz inne artykuły Sekcja Alternatywne źródła energii.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Wizyta lekarza 18.12.2002 Według badań statystycznych opublikowanych w Journal of the American Medical Association, kobiety-lekarki pozostają przy łóżku o 10 procent dłużej niż mężczyźni (23 minuty zamiast 21). Ponadto sposób ich rozmowy z pacjentem jest bardziej emocjonalny i bardziej uwzględnia psychologię pacjenta. Podczas rozmowy kobiety częściej się uśmiechają niż mężczyźni, kiwają głową, chętniej słuchają stwierdzeń niezwiązanych z diagnozą i same zadają takie pytania tylko po to, by odwrócić uwagę pacjenta od myśli o chorobie i jakoś pocieszyć. To prawda, że ​​długoterminowe wyniki leczenia zarówno lekarzy, jak i kobiet są takie same: najwyraźniej amerykańscy lekarze znają się na swojej działalności niezależnie od płci.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Smartfony Micromax Canvas 6 i Canvas 6 Pro

▪ Opracowany papier, który zamienia ciepło w energię elektryczną

▪ Proszek oczyszczający wodę z bakterii E. coli

▪ Sygnalizacja świetlna wkrótce zniknie z dróg

▪ drewniany tranzystor

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część witryny internetowej elektryka. Wybór artykułu

▪ artykuł Wilhelma Schwebla. Słynne aforyzmy

▪ artykuł Jaki jest rekord świata w wadze bydła? Szczegółowa odpowiedź

▪ Artykuł Turnera. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Podłączanie płyty. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Kij obraca się na oparciu krzesła. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024