Hidrokrag is om die waterenergie van natuurlike riviere in elektrisiteit om te skakel vir mense om te gebruik. Daar is verskeie energiebronne wat in kragopwekking gebruik word, soos sonenergie, waterkrag in riviere en windkrag wat deur lugvloei opgewek word. Die koste van hidrokragopwekking met behulp van hidrokrag is goedkoop, en die konstruksie van hidrokragstasies kan ook gekombineer word met ander waterbesparingsprojekte. Ons land is baie ryk aan hidrokragbronne en die toestande is ook baie goed. Hidrokrag speel 'n belangrike rol in die konstruksie van die nasionale ekonomie.
Die stroomop watervlak van 'n rivier is hoër as die stroomaf watervlak. As gevolg van die verskil in die watervlak van die rivier word waterenergie opgewek. Hierdie energie word potensiële energie of potensiële energie genoem. Die verskil tussen die hoogte van die rivierwater word die daling genoem, ook genoem die watervlakverskil of die waterhoof. Hierdie daling is 'n basiese voorwaarde vir die vorming van hidrouliese krag. Daarbenewens hang die grootte van hidrouliese krag ook af van die grootte van die watervloei in die rivier, wat nog 'n basiese voorwaarde is wat net so belangrik is soos die daling. Beide die daling en die vloei beïnvloed direk die hidrouliese krag; hoe groter die watervolume van die daling, hoe groter die hidrouliese krag; as die daling en die watervolume relatief klein is, sal die uitset van die hidrokragsentrale kleiner wees.
Die daling word gewoonlik in meter uitgedruk. Gradiënt is die verhouding van daling en afstand, wat die graad van dalingskonsentrasie kan aandui. Die daling is meer gekonsentreerd, en die gebruik van hidrouliese krag is geriefliker. Die daling wat deur 'n hidrokragstasie gebruik word, is die verskil tussen die stroomop wateroppervlak van die hidrokragstasie en die stroomaf wateroppervlak nadat dit deur die turbine gegaan het.
Vloei is die hoeveelheid water wat per tydseenheid in 'n rivier vloei, en dit word uitgedruk in kubieke meter in een sekonde. Een kubieke meter water is een ton. Die vloei van 'n rivier verander te eniger tyd, so wanneer ons oor die vloei praat, moet ons die tyd van die spesifieke plek waar dit vloei verduidelik. Die vloei verander baie beduidend met verloop van tyd. Die riviere in ons land het oor die algemeen 'n groot vloei in die reënseisoen in die somer en herfs, en relatief klein in die winter en lente. Oor die algemeen is die vloei van die rivier relatief klein in die stroomop; omdat die sytakke saamsmelt, neem die stroomaf vloei geleidelik toe. Daarom, alhoewel die stroomop daling gekonsentreerd is, is die vloei klein; die stroomaf vloei is groot, maar die daling is relatief verspreid. Daarom is dit dikwels die mees ekonomiese om hidrouliese krag in die middellope van die rivier te gebruik.
As die daling en vloei wat deur 'n hidrokragsentrale gebruik word, bekend is, kan die uitset daarvan bereken word met behulp van die volgende formule:
N= GQH
In die formule kan N–uitset, in kilowatt, ook drywing genoem word;
Q–vloei, in kubieke meter per sekonde;
H – val, in meter;
G = 9.8, is die versnelling van swaartekrag, eenheid: Newton/kg
Volgens die bogenoemde formule word die teoretiese krag bereken sonder om enige verliese af te trek. Trouens, in die proses van hidrokragopwekking het turbines, transmissietoerusting, kragopwekkers, ens. almal onvermydelike kragverliese. Daarom moet die teoretiese krag verdiskonteer word, dit wil sê, die werklike krag wat ons kan gebruik, moet vermenigvuldig word met die doeltreffendheidskoëffisiënt (simbool: K).
Die ontwerpte krag van die kragopwekker in die hidrokragstasie word die nominale krag genoem, en die werklike krag word die werklike krag genoem. In die proses van energietransformasie is dit onvermydelik om 'n deel van die energie te verloor. In die proses van hidrokragopwekking is daar hoofsaaklik verliese van turbines en kragopwekkers (daar is ook verliese in pypleidings). Die verskeie verliese in die landelike mikro-hidrokragstasie maak ongeveer 40-50% van die totale teoretiese krag uit, dus kan die uitset van die hidrokragstasie eintlik slegs 50-60% van die teoretiese krag gebruik, dit wil sê, die doeltreffendheid is ongeveer 0.5-0.60 (waarvan die turbine-doeltreffendheid 0.70-0.85 is, die doeltreffendheid van kragopwekkers 0.85 tot 0.90 is, en die doeltreffendheid van pypleidings en transmissietoerusting 0.80 tot 0.85 is). Daarom kan die werklike krag (uitset) van die hidrokragstasie soos volg bereken word:
K – die doeltreffendheid van die hidrokragsentrale, (0.5～0.6) word gebruik in die rowwe berekening van die mikro-hidrokragsentrale; hierdie waarde kan vereenvoudig word as:
N=(0.5～0.6)QHG Werklike krag=doeltreffendheid×vloei×daling×9.8
Die gebruik van hidrokrag is om waterkrag te gebruik om 'n masjien aan te dryf, wat 'n waterturbine genoem word. Byvoorbeeld, die antieke waterwiel in ons land is 'n baie eenvoudige waterturbine. Die verskillende hidrouliese turbines wat tans gebruik word, is aangepas vir verskeie spesifieke hidrouliese toestande, sodat hulle meer doeltreffend kan roteer en waterenergie in meganiese energie kan omskakel. Nog 'n soort masjinerie, 'n kragopwekker, is aan die turbine gekoppel, sodat die rotor van die kragopwekker saam met die turbine roteer om elektrisiteit op te wek. Die kragopwekker kan in twee dele verdeel word: die deel wat saam met die turbine roteer en die vaste deel van die kragopwekker. Die deel wat aan die turbine gekoppel is en roteer, word die rotor van die kragopwekker genoem, en daar is baie magnetiese pole rondom die rotor; 'n sirkel om die rotor is die vaste deel van die kragopwekker, wat die stator van die kragopwekker genoem word, en die stator is met baie koperspoele toegedraai. Wanneer baie magnetiese pole van die rotor in die middel van die koperspoele van die stator roteer, word 'n stroom op die koperdrade opgewek, en die kragopwekker skakel meganiese energie om in elektriese energie.
Die elektriese energie wat deur die kragsentrale opgewek word, word deur verskeie elektriese toerusting omgeskakel in meganiese energie (elektriese motor of motor), ligenergie (elektriese lamp), termiese energie (elektriese oond) en so aan.
die samestelling van die waterkragsentrale
Die samestelling van 'n hidrokragsentrale sluit in: hidrouliese strukture, meganiese toerusting en elektriese toerusting.
(1) Hidrouliese strukture
Dit het keerwalle (damme), inlaathekke, kanale (of tonnels), drukvoortenks (of reguleringstenks), drukpype, kragstasies en uitlaatpype, ens.
'n Keerwal (dam) word in die rivier gebou om die rivierwater te keer en die wateroppervlak te verhoog om 'n reservoir te vorm. Op hierdie manier word 'n gekonsentreerde druppel gevorm tussen die wateroppervlak van die reservoir op die keerwal (dam) en die wateroppervlak van die rivier onder die dam, en dan word die water deur die gebruik van waterpype of tonnels in die hidroëlektriese kragsentrale ingevoer. In relatief steil riviere kan die gebruik van afleidingskanale ook 'n druppel vorm. Byvoorbeeld: Oor die algemeen is die druppel per kilometer van 'n natuurlike rivier 10 meter. As 'n kanaal aan die boonste punt van hierdie gedeelte van die rivier oopgemaak word om rivierwater in te voer, sal die kanaal langs die rivier uitgegrawe word, en die helling van die kanaal sal platter wees. As die druppel in die kanaal per kilometer gemaak word, het dit slegs 1 meter gedaal, sodat die water 5 kilometer in die kanaal gevloei het, en die wateroppervlak het slegs 5 meter gedaal, terwyl die water 50 meter gedaal het nadat dit 5 kilometer in die natuurlike kanaal afgelê het. Op hierdie tydstip word die water van die kanaal deur die rivier met 'n waterpyp of tonnel terug na die kragsentrale gelei, en daar is 'n gekonsentreerde druppel van 45 meter wat gebruik kan word om elektrisiteit op te wek. Figuur 2
Die gebruik van afleidingskanale, tonnels of waterpype (soos plastiekpype, staalpype, betonpype, ens.) om 'n hidrokragstasie met 'n gekonsentreerde druppel te vorm, word 'n afleidingskanaal-hidrokragstasie genoem, wat 'n tipiese uitleg van hidrokragstasies is.
(2) Meganiese en elektriese toerusting
Benewens die bogenoemde hidrouliese werke (keermure, kanale, voorhowe, drukpype, werkswinkels), benodig die waterkragsentrale ook die volgende toerusting:
(1) Meganiese toerusting
Daar is turbines, reguleerders, skuinskleppe, transmissietoerusting en nie-opwekkingstoerusting.
(2) Elektriese toerusting
Daar is kragopwekkers, verspreidingsbeheerpanele, transformators en transmissielyne.
Maar nie alle klein hidrokragstasies het die bogenoemde hidrouliese strukture en meganiese en elektriese toerusting nie. As die waterhoogte minder as 6 meter in die lae-hoogte hidrokragstasie is, word die watergeleidingskanaal en die oopkanaal-waterkanaal gewoonlik gebruik, en daar is geen drukvoorpoel en drukwaterpyp nie. Vir kragstasies met 'n klein kragtoevoerbereik en kort transmissieafstand word direkte kragoordrag aangeneem en is geen transformator nodig nie. Hidrokragstasies met reservoirs hoef nie damme te bou nie. Die gebruik van diep inlate, dambinnepype (of tonnels) en oorlooppype elimineer die behoefte aan hidrouliese strukture soos keerwalle, inlaathekke, kanale en drukvoorpoele.
Om 'n hidrokragsentrale te bou, moet eerstens deeglike opmetings- en ontwerpwerk uitgevoer word. In die ontwerpwerk is daar drie ontwerpfases: voorlopige ontwerp, tegniese ontwerp en konstruksiedetailering. Om 'n goeie werk in die ontwerpwerk te doen, is dit eers nodig om deeglike opmetingswerk uit te voer, dit wil sê om die plaaslike natuurlike en ekonomiese toestande ten volle te verstaan – d.w.s. topografie, geologie, hidrologie, kapitaal en so aan. Die korrektheid en betroubaarheid van die ontwerp kan slegs gewaarborg word nadat hierdie situasies bemeester en geanaliseer is.
Die komponente van klein hidrokragsentrales het verskillende vorms, afhangende van die tipe hidrokragsentrale.
3. Topografiese Opname
Die gehalte van die topografiese opmetingswerk het 'n groot invloed op die ingenieursuitleg en die beraming van die ingenieurskwaliteit.
Geologiese eksplorasie (begrip van geologiese toestande) benewens algemene begrip en navorsing oor die geologie van die opvanggebied en langs die rivier, is dit ook nodig om te verstaan of die fondament van die masjienkamer solied is, wat die veiligheid van die kragstasie self direk beïnvloed. Sodra die spervuur met 'n sekere reservoirvolume vernietig word, sal dit nie net die waterkragstasie self beskadig nie, maar ook groot verlies aan lewens en eiendom stroomaf veroorsaak.
4. Hidrologiese toets
Vir hidrokragstasies is die belangrikste hidrologiese data rekords van rivierwatervlak, vloei, sedimentinhoud, ysvorming, meteorologiese data en vloedopnamedata. Die grootte van die riviervloei beïnvloed die uitleg van die oorloop van die hidrokragstasie. Onderskatting van die erns van die vloed sal die dam beskadig; die sediment wat deur die rivier gedra word, kan in die ergste geval die reservoir vinnig vul. Byvoorbeeld, die invloeikanaal sal veroorsaak dat die kanaal toeslik, en die growwe sediment sal deur die turbine beweeg en slytasie van die turbine veroorsaak. Daarom moet die konstruksie van hidrokragstasies voldoende hidrologiese data hê.
Daarom, voordat ons besluit om 'n hidrokragsentrale te bou, moet ons eers die rigting van ekonomiese ontwikkeling in die kragvoorsieningsgebied en die toekomstige vraag na elektrisiteit ondersoek. Terselfdertyd moet ons die situasie van ander kragbronne in die ontwikkelingsgebied skat. Slegs na navorsing en analise van die bogenoemde situasie kan ons besluit of die hidrokragsentrale gebou moet word en hoe groot die skaal moet wees.
Oor die algemeen is die doel van waterkragopmetingswerk om akkurate en betroubare basiese inligting te verskaf wat nodig is vir die ontwerp en konstruksie van waterkragstasies.
5. Algemene voorwaardes vir terreinkeuse
Die algemene voorwaardes vir die keuse van 'n terrein kan uit die volgende vier aspekte verduidelik word:
(1) Die gekose terrein moet waterenergie op die mees ekonomiese manier kan benut en voldoen aan die beginsel van kostebesparing, dit wil sê, nadat die kragstasie voltooi is, word die minste hoeveelheid geld bestee en die meeste elektrisiteit opgewek. Dit kan gewoonlik gemeet word deur die jaarlikse kragopwekkingsinkomste en die belegging in die konstruksie van die stasie te skat om te sien hoeveel tyd die geïnvesteerde kapitaal herwin kan word. Die hidrologiese en topografiese toestande verskil egter op verskillende plekke, en die elektrisiteitsbehoeftes verskil ook, dus moet die konstruksiekoste en belegging nie deur sekere waardes beperk word nie.
(2) Die topografiese, geologiese en hidrologiese toestande van die gekose terrein moet relatief beter wees, en daar moet moontlikhede in ontwerp en konstruksie wees. By die konstruksie van klein waterkragsentrales moet die gebruik van boumateriaal soveel as moontlik in ooreenstemming met die beginsel van "plaaslike materiale" wees.
(3) Die gekose terrein moet soveel as moontlik naby die kragtoevoer- en verwerkingsarea wees om die belegging van kragoordragtoerusting en die verlies aan krag te verminder.
(4) Wanneer die terrein gekies word, moet die bestaande hidrouliese strukture soveel as moontlik gebruik word. Byvoorbeeld, die waterdruppel kan gebruik word om 'n hidrokragsentrale in 'n besproeiingskanaal te bou, of 'n hidrokragsentrale kan langs 'n besproeiingsreservoir gebou word om elektrisiteit uit die besproeiingsvloei op te wek, ensovoorts. Omdat hierdie hidrokragsentrales aan die beginsel van die opwekking van elektrisiteit kan voldoen wanneer daar water is, is hul ekonomiese betekenis meer voor die hand liggend.
Plasingstyd: 19 Mei 2022
