¿Cuáles son los parámetros de funcionamiento de una turbina hidráulica?
Los parámetros básicos de funcionamiento de una turbina hidráulica incluyen la altura, el caudal, la velocidad, la producción y la eficiencia.
La altura de agua de una turbina se refiere a la diferencia en la energía del flujo de agua por unidad de peso entre la sección de entrada y la sección de salida de la turbina, expresada en H y medida en metros.
El caudal de una turbina hidráulica se refiere al volumen de flujo de agua que pasa a través de la sección transversal de la turbina por unidad de tiempo.
La velocidad de la turbina se refiere al número de veces que el eje principal de la turbina gira por minuto.
La salida de una turbina hidráulica se refiere a la potencia de salida en el extremo del eje de la turbina hidráulica.
La eficiencia de la turbina se refiere a la relación entre la salida de la turbina y la salida del caudal de agua.
¿Cuáles son los tipos de turbinas hidráulicas?
Las turbinas hidráulicas se dividen en dos categorías: de contraataque y de impulso. La turbina de contraataque incluye seis tipos: turbina de flujo mixto (HL), turbina de álabes fijos de flujo axial (ZD), turbina de álabes fijos de flujo axial (ZZ), turbina de flujo inclinado (XL), turbina de álabes fijos de flujo pasante (GD) y turbina de álabes fijos de flujo pasante (GZ).
Hay tres formas de turbinas de impulso: turbinas de tipo cangilón (tipo cortador) (CJ), turbinas de tipo inclinado (XJ) y turbinas de tipo de doble toma (SJ).
3. ¿Qué son la turbina de contraataque y la turbina de impulso?
Una turbina hidráulica que convierte la energía potencial, la energía de presión y la energía cinética del flujo de agua en energía mecánica sólida se denomina turbina hidráulica de contraataque.
Una turbina hidráulica que convierte la energía cinética del flujo de agua en energía mecánica sólida se denomina turbina de impulso.
¿Cuáles son las características y el ámbito de aplicación de las turbinas de flujo mixto?
Una turbina de flujo mixto, también conocida como turbina Francis, permite que el flujo de agua entre en el impulsor radialmente y salga generalmente de forma axial. Las turbinas de flujo mixto ofrecen una amplia gama de aplicaciones de altura de agua, una estructura simple, un funcionamiento fiable y una alta eficiencia. Es una de las turbinas hidráulicas más utilizadas en la actualidad. Su rango de aplicación es de 50 a 700 m.
¿Cuáles son las características y el ámbito de aplicación de la turbina hidráulica rotatoria?
Turbina de flujo axial, el flujo de agua en el área del impulsor fluye axialmente y el flujo de agua cambia de radial a axial entre los álabes guía y el impulsor.
La estructura de hélice fija es simple, pero su eficiencia disminuye drásticamente al desviarse de las condiciones de diseño. Es adecuada para centrales eléctricas de baja potencia y pequeñas variaciones de altura de agua, generalmente de 3 a 50 metros. La estructura de hélice rotativa es relativamente compleja. Logra un doble ajuste de los álabes y las palas guía mediante la coordinación de la rotación de las palas y los álabes guía, ampliando el rango de salida de la zona de alta eficiencia y ofreciendo una buena estabilidad operativa. Actualmente, el rango de altura de agua aplicada varía desde unos pocos metros hasta 50-70 m.
¿Cuáles son las características y el ámbito de aplicación de las turbinas de agua de cubo?
Una turbina hidráulica de cangilones, también conocida como turbina Petion, funciona haciendo impactar las palas de la turbina tangencialmente a su circunferencia con el chorro de la tobera. Esta turbina se utiliza para grandes saltos de agua: los de cangilones pequeños se utilizan para saltos de agua de 40 a 250 m, y los de cangilones grandes para saltos de agua de 400 a 4500 m.
7. ¿Cuáles son las características y el ámbito de aplicación de la turbina inclinada?
La turbina hidráulica inclinada produce un chorro desde la boquilla que forma un ángulo (normalmente de 22,5 grados) con el plano del impulsor en la entrada. Este tipo de turbina hidráulica se utiliza en centrales hidroeléctricas pequeñas y medianas, con un salto hidroeléctrico adecuado inferior a 400 m.
¿Cuál es la estructura básica de una turbina de agua tipo cubo?
La turbina hidráulica tipo cubo tiene los siguientes componentes de sobrecorriente, cuyas funciones principales son las siguientes:
(l) La boquilla se forma cuando el flujo de agua de la tubería de presión ascendente pasa por ella, formando un chorro que impacta en el impulsor. La energía de presión del flujo de agua dentro de la boquilla se convierte en energía cinética del chorro.
(2) La aguja cambia el diámetro del chorro rociado desde la boquilla al mover la aguja, cambiando así también el caudal de entrada de la turbina de agua.
(3) La rueda está compuesta por un disco y varios cubos fijados a él. El chorro se dirige hacia los cubos y les transfiere su energía cinética, impulsando así la rueda a girar y realizar trabajo.
(4) El deflector se encuentra entre la boquilla y el impulsor. Cuando la turbina reduce repentinamente la carga, el deflector desvía rápidamente el chorro hacia la cubeta. En este punto, la aguja se cerrará lentamente hasta una posición adecuada para la nueva carga. Una vez que la boquilla se estabiliza en la nueva posición, el deflector regresa a la posición original del chorro y se prepara para la siguiente acción.
(5) La carcasa permite que el flujo de agua completo se descargue fluidamente aguas abajo, y la presión en su interior es equivalente a la atmosférica. La carcasa también sirve de soporte para los cojinetes de la turbina hidráulica.
9. ¿Cómo leer y entender la marca de una turbina hidráulica?
Según las normas JBB84-74 para la designación de modelos de turbinas en China, la designación de una turbina consta de tres partes, separadas por un signo "-". El símbolo de la primera parte corresponde a la primera letra del pinyin chino que designa el tipo de turbina hidráulica, y los números arábigos representan su velocidad específica. La segunda parte consta de dos letras del pinyin chino: la primera representa la disposición del eje principal de la turbina hidráulica y la segunda, las características de la cámara de admisión. La tercera parte corresponde al diámetro nominal de la rueda en centímetros.
¿Cómo se especifican los diámetros nominales de los distintos tipos de turbinas hidráulicas?
El diámetro nominal de una turbina de flujo mixto es el diámetro máximo en el borde de entrada de los álabes del impulsor, que es el diámetro en la intersección del anillo inferior del impulsor y el borde de entrada de los álabes.
El diámetro nominal de las turbinas de flujo axial e inclinado es el diámetro dentro de la cámara del impulsor en la intersección del eje de las palas del impulsor y la cámara del impulsor.
El diámetro nominal de una turbina hidráulica tipo cangilón es el diámetro del círculo primitivo en el que el rodete es tangente a la línea principal en el chorro.
¿Cuáles son las principales causas de cavitación en las turbinas hidráulicas?
Las causas de la cavitación en las turbinas hidráulicas son relativamente complejas. Generalmente, se cree que la distribución de la presión dentro del rodete de la turbina es desigual. Por ejemplo, si el rodete se instala a una altura excesiva respecto al nivel del agua aguas abajo, el flujo de agua a alta velocidad que atraviesa la zona de baja presión tiende a alcanzar la presión de vaporización y producir burbujas. Cuando el agua fluye hacia la zona de alta presión, debido al aumento de presión, las burbujas se condensan y las partículas del flujo de agua colisionan a gran velocidad hacia el centro de las burbujas para llenar los huecos generados por la condensación. Esto genera un gran impacto hidráulico y efectos electroquímicos, lo que provoca la erosión de los álabes, la formación de picaduras y poros en forma de panal, e incluso la perforación de agujeros.
¿Cuáles son las principales medidas para prevenir la cavitación en las turbinas hidráulicas?
La consecuencia de la cavitación en las turbinas hidráulicas es la generación de ruido, vibración y una marcada disminución de la eficiencia, lo que provoca la erosión de las palas, la formación de picaduras y poros en forma de panal, e incluso la formación de agujeros por penetración, lo que provoca daños en la unidad e incapacidad para operar. Por lo tanto, se deben tomar medidas para evitar la cavitación durante la operación. Actualmente, las principales medidas para prevenir y reducir los daños por cavitación incluyen:
(l) Diseñar adecuadamente el rodete de la turbina para reducir el coeficiente de cavitación de la turbina.
(2) Mejorar la calidad de fabricación, garantizar la forma geométrica correcta y la posición relativa de las hojas y prestar atención a las superficies lisas y pulidas.
(3) Utilizar materiales anticavitación para reducir el daño por cavitación, como ruedas de acero inoxidable.
(4) Determine correctamente la elevación de instalación de la turbina hidráulica.
(5) Mejorar las condiciones de operación para evitar que la turbina funcione con baja caída y baja carga durante largos periodos. Generalmente, no se permite que las turbinas hidráulicas funcionen a baja potencia (por ejemplo, por debajo del 50 % de la potencia nominal). En centrales hidroeléctricas de varias unidades, se debe evitar la operación prolongada con baja carga y sobrecarga de una sola unidad.
(6) Se debe prestar atención y mantenimiento oportuno a la calidad del pulido de la soldadura de reparación para evitar el desarrollo maligno de daños por cavitación.
(7) Mediante un dispositivo de suministro de aire, se introduce aire en el tubo de desagüe para eliminar el vacío excesivo que puede provocar cavitación.
¿Cómo se clasifican las centrales eléctricas grandes, medianas y pequeñas?
De acuerdo a las normas departamentales vigentes se consideran pequeños aquellos con una capacidad instalada menor a 50000 kW; medianos equipos con una capacidad instalada de 50000 a 250000 kW; grandes aquellos con una capacidad instalada mayor a 250000 kW.
¿Cuál es el principio básico de la generación de energía hidroeléctrica?
La generación de energía hidroeléctrica consiste en el uso de la energía hidráulica (con carga hidráulica) para impulsar una maquinaria hidráulica (turbina) y convertirla en energía mecánica. Si se conecta otro tipo de maquinaria (generador) a la turbina para generar electricidad mientras gira, la energía mecánica se convierte en energía eléctrica. La generación de energía hidroeléctrica, en cierto sentido, es el proceso de convertir la energía potencial del agua en energía mecánica y, posteriormente, en energía eléctrica.
¿Cuáles son los métodos de desarrollo de los recursos hidráulicos y los tipos básicos de centrales hidroeléctricas?
Los métodos de desarrollo de los recursos hidráulicos se seleccionan de acuerdo con la caída concentrada, y generalmente hay tres métodos básicos: tipo presa, tipo derivación y tipo mixto.
(1) Una central hidroeléctrica de tipo presa se refiere a una central hidroeléctrica construida en el cauce de un río, con un desnivel concentrado y una cierta capacidad de embalse, y ubicada cerca de la presa.
(2) Una central hidroeléctrica de desviación de agua se refiere a una central hidroeléctrica que utiliza completamente la caída natural del río para desviar agua y generar electricidad, sin un embalse o capacidad de regulación, y está ubicada en un río distante aguas abajo.
(3) Una central hidroeléctrica híbrida se refiere a una central hidroeléctrica que aprovecha una caída de agua, parcialmente formada por la construcción de una presa y parcialmente aprovechando el desnivel natural del cauce de un río, con cierta capacidad de almacenamiento. La central se ubica en un cauce fluvial aguas abajo.
¿Qué son el caudal, la escorrentía total y el caudal medio anual?
El caudal se refiere al volumen de agua que pasa por la sección transversal de un río (o estructura hidráulica) por unidad de tiempo, expresado en metros cúbicos por segundo;
La escorrentía total se refiere a la suma del caudal total de agua que pasa por la sección de un río en un año hidrológico, expresada en 104m3 o 108m3;
El caudal medio anual se refiere al caudal medio anual Q3/S de un tramo de río calculado a partir de series hidrológicas existentes.
¿Cuáles son los principales componentes de un proyecto de central hidroeléctrica de pequeña escala?
Se compone principalmente de cuatro partes: estructuras de retención de agua (presas), estructuras de descarga de inundaciones (aliviaderos o compuertas), estructuras de desviación de agua (canales de desviación o túneles, incluidos pozos de regulación de presión) y edificios de centrales eléctricas (incluidos canales de aguas residuales y estaciones de refuerzo).
18. ¿Qué es una central hidroeléctrica de escorrentía? ¿Cuáles son sus características?
Una central eléctrica sin embalse regulador se denomina central hidroeléctrica de escorrentía. Este tipo de central hidroeléctrica selecciona su capacidad instalada en función del caudal medio anual del cauce del río y la carga hidroeléctrica potencial que puede alcanzar. La generación de energía durante la estación seca disminuye drásticamente, a menos del 50 %, y en ocasiones incluso no puede generar electricidad, ya que se ve limitada por el caudal natural del río, mientras que durante la estación lluviosa se acumula una gran cantidad de agua abandonada.
19. ¿Qué es la producción? ¿Cómo estimar la producción y calcular la generación de energía de una central hidroeléctrica?
En una central hidroeléctrica, la energía generada por el generador se denomina potencia, y la potencia de una sección de caudal de un río representa los recursos hídricos de dicha sección. La potencia del caudal se refiere a la cantidad de energía hídrica por unidad de tiempo. En la ecuación N=9,81 η QH, Q es el caudal (m³/S); H es la altura de impulsión (m); N es la potencia de la central hidroeléctrica (W); η es el coeficiente de eficiencia del generador hidroeléctrico. La fórmula aproximada para la potencia de las pequeñas centrales hidroeléctricas es N=(6,0-8,0) QH. La fórmula para la generación anual de energía es E=NT, donde N es la potencia media; T son las horas de utilización anuales.
¿Cuáles son las horas de utilización anual de la capacidad instalada?
Se refiere al tiempo promedio de funcionamiento a plena carga de un generador hidroeléctrico durante un año. Es un indicador importante para medir los beneficios económicos de las centrales hidroeléctricas, y las pequeñas centrales hidroeléctricas deben tener una utilización anual superior a 3000 horas.
21. ¿Qué son el ajuste diario, el ajuste semanal, el ajuste anual y el ajuste plurianual?
(1) Regulación diaria: se refiere a la redistribución de las escorrentías a lo largo del día y la noche, con un período de regulación de 24 horas.
(2) Ajuste semanal: El período de ajuste es de una semana (7 días).
(3) Regulación anual: La redistribución de la escorrentía dentro de un año, donde solo se puede almacenar una parte del exceso de agua durante la temporada de inundaciones, se denomina regulación anual incompleta (o regulación estacional); la capacidad de redistribuir completamente el agua entrante dentro del año de acuerdo con los requisitos de uso del agua sin la necesidad de abandono del agua se denomina regulación anual.
(4) Regulación plurianual: Cuando el volumen del embalse es suficientemente grande para almacenar el exceso de agua durante muchos años en el embalse y luego asignarlo a varios años secos para la regulación anual, se denomina regulación plurianual.
22. ¿Qué es la gota de un río?
La diferencia de elevación entre las dos secciones transversales de la sección del río que se esté utilizando se denomina caída; la diferencia de elevación entre las superficies del agua en la fuente y la desembocadura del río se denomina caída total.
23. ¿Cuál es la precipitación, duración de la precipitación, intensidad de la precipitación, área de precipitación, centro de la tormenta?
La precipitación es la cantidad total de agua que cae sobre un punto o área determinada durante un período de tiempo determinado, expresada en milímetros.
La duración de la precipitación se refiere a la duración de la precipitación.
La intensidad de la precipitación se refiere a la cantidad de precipitación por unidad de tiempo, expresada en mm/h.
El área de precipitación se refiere al área horizontal cubierta por la precipitación, expresada en km2.
El centro de tormentas se refiere a una pequeña área local donde se concentra la tormenta.
24. ¿Qué es una estimación de inversión en ingeniería? ¿Estimación de inversión en ingeniería y presupuesto de ingeniería?
El presupuesto de ingeniería es un documento técnico y económico que recopila todos los fondos de construcción necesarios para un proyecto en forma monetaria. El presupuesto de diseño preliminar es un componente importante de los documentos de diseño preliminar y la base principal para evaluar la racionalidad económica. El presupuesto general aprobado es un indicador importante reconocido por el estado para la inversión básica en construcción, y también sirve de base para la elaboración de los planos básicos de construcción y los diseños de licitación. La estimación de la inversión en ingeniería es el monto de la inversión realizada durante la etapa de estudio de factibilidad. El presupuesto de ingeniería es el monto de la inversión realizada durante la fase de construcción.
¿Cuáles son los principales indicadores económicos de las centrales hidroeléctricas?
(1) La inversión unitaria en kilovatios se refiere a la inversión requerida por kilovatio de capacidad instalada.
(2) La inversión unitaria energética se refiere a la inversión requerida por kilovatio hora de electricidad.
(3) El costo de la electricidad es la tarifa que se paga por kilovatio hora de electricidad.
(4) Las horas de utilización anual de la capacidad instalada son una medida del nivel de utilización de los equipos de las centrales hidroeléctricas.
(5) El precio de venta de electricidad es el precio por kilovatio hora de electricidad vendido a la red.
¿Cómo calcular los principales indicadores económicos de las centrales hidroeléctricas?
Los principales indicadores económicos de las centrales hidroeléctricas se calculan según la siguiente fórmula:
(1) Inversión unitaria en kilovatios = inversión total en la construcción de una central hidroeléctrica/capacidad total instalada de la central hidroeléctrica
(2) Inversión unitaria en energía = inversión total en la construcción de una central hidroeléctrica/generación promedio anual de energía de la central hidroeléctrica
(3) Horas de utilización anual de la capacidad instalada = generación de energía anual promedio/capacidad instalada total
Hora de publicación: 28 de octubre de 2024
