Quels sont les paramètres de fonctionnement d'une turbine hydraulique ?
Les paramètres de fonctionnement de base d'une turbine hydraulique comprennent la hauteur manométrique, le débit, la vitesse, la puissance et l'efficacité.
La hauteur d'eau d'une turbine fait référence à la différence d'énergie d'écoulement d'eau pondérale unitaire entre la section d'entrée et la section de sortie de la turbine, exprimée en H et mesurée en mètres.
Le débit d'une turbine hydraulique fait référence au volume d'eau traversant la section transversale de la turbine par unité de temps.
La vitesse de la turbine fait référence au nombre de fois que l'arbre principal de la turbine tourne par minute.
La puissance d'une turbine hydraulique fait référence à la puissance de sortie à l'extrémité de l'arbre de la turbine hydraulique.
L'efficacité de la turbine fait référence au rapport entre la puissance de la turbine et le débit d'eau.
Quels sont les types de turbines hydrauliques ?
Les turbines hydrauliques peuvent être divisées en deux catégories : à contre-attaque et à impulsion. La turbine à contre-attaque comprend six types : turbine à flux mixte (HL), turbine à pales fixes à flux axial (ZD), turbine à pales fixes à flux axial (ZZ), turbine à flux incliné (XL), turbine à pales fixes à flux traversant (GD) et turbine à pales fixes à flux traversant (GZ).
Il existe trois formes de turbines à impulsion : les turbines de type à godet (type coupeur) (CJ), les turbines de type incliné (XJ) et les turbines de type à double prise (SJ).
3. Que sont la turbine de contre-attaque et la turbine à impulsion ?
Une turbine hydraulique qui convertit l’énergie potentielle, l’énergie de pression et l’énergie cinétique du flux d’eau en énergie mécanique solide est appelée turbine hydraulique de contre-attaque.
Une turbine hydraulique qui convertit l’énergie cinétique du flux d’eau en énergie mécanique solide est appelée turbine à impulsion.
Quelles sont les caractéristiques et le champ d’application des turbines à flux mixte ?
Une turbine à flux mixte, également appelée turbine Francis, est caractérisée par une entrée d'eau radiale dans la roue et une sortie axiale. Les turbines à flux mixte offrent une large gamme d'applications en termes de hauteur d'eau, une structure simple, un fonctionnement fiable et un rendement élevé. C'est l'une des turbines hydrauliques les plus utilisées de nos jours. Leur plage de hauteur d'eau applicable est de 50 à 700 m.
Quelles sont les caractéristiques et le champ d’application de la turbine hydraulique rotative ?
Turbine à flux axial, le flux d'eau dans la zone de la roue s'écoule axialement et le flux d'eau passe du radial à l'axial entre les aubes directrices et la roue.
La structure de l'hélice fixe est simple, mais son rendement diminue fortement en cas de déviation des conditions de conception. Elle convient aux centrales de faible puissance et à faibles variations de hauteur d'eau, généralement comprises entre 3 et 50 mètres. La structure de l'hélice rotative est relativement complexe. Elle permet un double réglage des aubes directrices et des pales en coordonnant la rotation des pales et des aubes directrices, ce qui élargit la plage de rendement de la zone de rendement élevé et offre une bonne stabilité opérationnelle. Actuellement, la plage de hauteur d'eau appliquée s'étend de quelques mètres à 50-70 mètres.
Quelles sont les caractéristiques et le champ d’application des turbines hydrauliques à godets ?
Une turbine hydraulique à augets, également appelée turbine Pétion, fonctionne en percutant les pales de la turbine, tangentiellement à sa circonférence, avec le jet de la tuyère. La turbine à augets est utilisée pour les fortes chutes d'eau : les petits augets sont utilisés pour les chutes d'eau de 40 à 250 m et les grands augets pour les chutes d'eau de 400 à 4 500 m.
7. Quelles sont les caractéristiques et le champ d’application de la turbine inclinée ?
La turbine hydraulique inclinée produit un jet d'eau à partir de la tuyère formant un angle (généralement de 22,5 degrés) avec le plan de la roue à l'entrée. Ce type de turbine hydraulique est utilisé dans les centrales hydroélectriques de petite et moyenne taille, avec une hauteur de chute adaptée inférieure à 400 m.
Quelle est la structure de base d'une turbine hydraulique de type godet ?
La turbine hydraulique de type godet possède les composants de surintensité suivants, dont les principales fonctions sont les suivantes :
(l) La buse est formée par le flux d'eau provenant du tuyau de pression en amont qui la traverse, formant un jet qui impacte la roue. L'énergie de pression du flux d'eau à l'intérieur de la buse est convertie en énergie cinétique du jet.
(2) L'aiguille modifie le diamètre du jet pulvérisé par la buse en déplaçant l'aiguille, modifiant ainsi également le débit d'entrée de la turbine à eau.
(3) La roue est composée d'un disque sur lequel sont fixés plusieurs godets. Le jet se précipite vers les godets et leur transfère son énergie cinétique, entraînant ainsi la roue en rotation et en travail.
(4) Le déflecteur est situé entre la buse et la turbine. Lorsque la turbine réduit brusquement la charge, le déflecteur dévie rapidement le jet vers le godet. À ce moment, l'aiguille se ferme lentement jusqu'à une position adaptée à la nouvelle charge. Une fois la buse stabilisée, le déflecteur revient à la position initiale du jet et se prépare pour la prochaine action.
(5) Le carter permet une évacuation fluide du débit d'eau en aval, et la pression à l'intérieur du carter est équivalente à la pression atmosphérique. Il sert également à supporter les paliers de la turbine hydraulique.
9. Comment lire et comprendre la marque d'une turbine hydraulique ?
Selon la norme JBB84-74 « Règles de désignation des modèles de turbines » en Chine, la désignation d'une turbine se compose de trois parties, séparées par un « - ». La première partie est la première lettre du pinyin chinois désignant le type de turbine hydraulique, et les chiffres arabes représentent la vitesse spécifique caractéristique de la turbine hydraulique. La deuxième partie est composée de deux lettres du pinyin chinois : la première représente la disposition de l'arbre principal de la turbine hydraulique, la seconde les caractéristiques de la chambre d'admission. La troisième partie indique le diamètre nominal de la roue en centimètres.
Comment sont spécifiés les diamètres nominaux des différents types de turbines hydrauliques ?
Le diamètre nominal d'une turbine à flux mixte est le diamètre maximal sur le bord d'entrée des pales de la roue, qui est le diamètre à l'intersection de la bague inférieure de la roue et du bord d'entrée des pales.
Le diamètre nominal des turbines à flux axial et incliné est le diamètre à l'intérieur de la chambre de la turbine à l'intersection de l'axe de la pale de la turbine et de la chambre de la turbine.
Le diamètre nominal d'une turbine hydraulique à godet est le diamètre du cercle primitif auquel le rotor est tangent à la ligne principale du jet.
Quelles sont les principales causes de cavitation dans les turbines hydrauliques ?
Les causes de cavitation dans les turbines hydrauliques sont relativement complexes. On pense généralement que la répartition de la pression à l'intérieur de la roue est inégale. Par exemple, si la roue est installée trop haut par rapport au niveau d'eau en aval, l'écoulement d'eau à grande vitesse traversant la zone de basse pression risque d'atteindre la pression de vaporisation et de produire des bulles. Lorsque l'eau pénètre dans la zone de haute pression, sous l'effet de l'augmentation de pression, les bulles se condensent et les particules d'eau entrent en collision à grande vitesse vers leur centre pour combler les vides créés par la condensation. Cela génère un impact hydraulique et des effets électrochimiques importants, provoquant l'érosion des aubes, provoquant des piqûres et des pores en nid d'abeille, voire des perforations.
Quelles sont les principales mesures pour prévenir la cavitation dans les turbines hydrauliques ?
La cavitation dans les turbines hydrauliques entraîne bruit, vibrations et une forte baisse de rendement. Ces phénomènes entraînent l'érosion des pales, la formation de piqûres et de pores en nid d'abeille, voire la formation de trous par pénétration, endommageant l'unité et l'empêchant de fonctionner. Il est donc essentiel d'éviter la cavitation en cours d'exploitation. Actuellement, les principales mesures de prévention et de réduction des dommages dus à la cavitation sont les suivantes :
(l) Concevoir correctement la roue de turbine pour réduire le coefficient de cavitation de la turbine.
(2) Améliorer la qualité de fabrication, assurer la forme géométrique correcte et la position relative des lames et faire attention aux surfaces lisses et polies.
(3) Utilisation de matériaux anti-cavitation pour réduire les dommages causés par la cavitation, tels que les roues en acier inoxydable.
(4) Déterminer correctement l’élévation d’installation de la turbine hydraulique.
(5) Améliorer les conditions d'exploitation afin d'éviter que la turbine ne fonctionne à faible hauteur de chute et à faible charge pendant une période prolongée. Il est généralement interdit aux turbines hydrauliques de fonctionner à faible puissance (par exemple, en dessous de 50 % de la puissance nominale). Pour les centrales hydroélectriques à plusieurs unités, il convient d'éviter le fonctionnement prolongé à faible charge et en surcharge d'une seule unité.
(6) Un entretien et une attention ponctuels doivent être accordés à la qualité du polissage du soudage de réparation pour éviter le développement malin des dommages par cavitation.
(7) À l’aide d’un dispositif d’alimentation en air, de l’air est introduit dans le tuyau d’échappement pour éliminer le vide excessif qui peut provoquer une cavitation.
Comment sont classées les grandes, moyennes et petites centrales électriques ?
Selon les normes départementales en vigueur, les équipements ayant une capacité installée inférieure à 50 000 kW sont considérés comme petits ; les équipements de taille moyenne ayant une capacité installée de 50 000 à 250 000 kW ; une capacité installée supérieure à 250 000 kW est considérée comme grande.
Quel est le principe de base de la production d’énergie hydroélectrique ?
La production d'énergie hydroélectrique consiste à utiliser l'énergie hydraulique (avec la hauteur d'eau) pour entraîner une machine hydraulique (turbine) en rotation, convertissant ainsi l'énergie hydraulique en énergie mécanique. Si une autre machine (générateur) est connectée à la turbine pour produire de l'électricité pendant sa rotation, l'énergie mécanique est alors convertie en énergie électrique. La production d'énergie hydroélectrique consiste en quelque sorte à convertir l'énergie potentielle de l'eau en énergie mécanique, puis en énergie électrique.
Quelles sont les modalités de développement des ressources hydrauliques et les principaux types de centrales hydroélectriques ?
Les méthodes de développement des ressources hydrauliques sont sélectionnées en fonction de la chute concentrée, et il existe généralement trois méthodes de base : le type de barrage, le type de dérivation et le type mixte.
(1) Une centrale hydroélectrique de type barrage fait référence à une centrale hydroélectrique construite dans un lit de rivière, avec une chute concentrée et une certaine capacité de réservoir, et située à proximité du barrage.
(2) Une centrale hydroélectrique de dérivation d'eau fait référence à une centrale hydroélectrique qui utilise pleinement la dénivellation naturelle de la rivière pour détourner l'eau et produire de l'électricité, sans réservoir ni capacité de régulation, et qui est située sur une rivière en aval éloignée.
(3) Une centrale hydroélectrique hybride est une centrale hydroélectrique qui exploite une chute d'eau, formée en partie par la construction d'un barrage et en partie par la chute naturelle d'un lit de rivière, avec une certaine capacité de stockage. La centrale est située sur un lit de rivière en aval.
Que sont le débit, le ruissellement total et le débit annuel moyen ?
Le débit désigne le volume d’eau traversant la section transversale d’une rivière (ou d’un ouvrage hydraulique) par unité de temps, exprimé en mètres cubes par seconde ;
Le ruissellement total désigne la somme du débit total d'eau traversant la section d'une rivière au cours d'une année hydrologique, exprimée en 104 m3 ou 108 m3 ;
Le débit annuel moyen désigne le débit annuel moyen Q3/S d'un tronçon de rivière calculé à partir des séries hydrologiques existantes.
Quels sont les principaux éléments d’un projet de pôle de petite centrale hydroélectrique ?
Il se compose principalement de quatre parties : les ouvrages de retenue d'eau (barrages), les ouvrages d'évacuation des crues (déversoirs ou vannes), les ouvrages de dérivation des eaux (canaux ou tunnels de dérivation, y compris les puits de régulation de pression) et les bâtiments de la centrale électrique (y compris les canaux d'aval et les stations de surpression).
18. Qu'est-ce qu'une centrale hydroélectrique à ruissellement ? Quelles sont ses caractéristiques ?
Une centrale hydroélectrique sans réservoir de régulation est appelée centrale hydroélectrique à ruissellement. Ce type de centrale détermine sa puissance installée en fonction du débit annuel moyen du lit du fleuve et de la hauteur d'eau potentielle qu'elle peut atteindre. La production d'électricité diminue fortement pendant la saison sèche, de moins de 50 %, et parfois même, elle ne peut plus produire d'électricité, limitée par le débit naturel du fleuve, tandis que les eaux abandonnées sont importantes pendant la saison des pluies.
19. Qu'est-ce que la production ? Comment estimer la production et calculer la production d'électricité d'une centrale hydroélectrique ?
Dans une centrale hydroélectrique, la puissance produite par le générateur est appelée rendement, et le rendement d'une section donnée du débit d'eau d'une rivière représente les ressources énergétiques hydrauliques de cette section. Le rendement du débit d'eau fait référence à la quantité d'énergie hydraulique par unité de temps. Dans l'équation N = 9,81 η QH, Q est le débit (m3/S) ; H est la hauteur d'eau (m) ; N est la production de la centrale hydroélectrique (W) ; η est le coefficient d'efficacité du générateur hydroélectrique. La formule approximative pour la production des petites centrales hydroélectriques est N = (6,0-8,0) QH. La formule pour la production annuelle d'électricité est E = NT, où N est la production moyenne ; T est le nombre annuel d'heures d'utilisation.
Quel est le nombre annuel d'heures d'utilisation de la capacité installée ?
Il s'agit de la durée moyenne de fonctionnement à pleine charge d'un générateur hydroélectrique sur une année. Il s'agit d'un indicateur important pour mesurer les avantages économiques des centrales hydroélectriques, et les petites centrales hydroélectriques doivent avoir une durée d'utilisation annuelle supérieure à 3 000 heures.
21. Que sont l’ajustement quotidien, l’ajustement hebdomadaire, l’ajustement annuel et l’ajustement pluriannuel ?
(1) Régulation journalière : désigne la redistribution des eaux de ruissellement au cours d'une journée et d'une nuit, avec une période de régulation de 24 heures.
(2) Ajustement hebdomadaire : La période d’ajustement est d’une semaine (7 jours).
(3) Régulation annuelle : La redistribution du ruissellement au cours d'une année, où seule une partie de l'excès d'eau pendant la saison des crues peut être stockée, est appelée régulation annuelle incomplète (ou régulation saisonnière) ; la capacité de redistribuer entièrement l'eau entrante au cours de l'année en fonction des besoins d'utilisation de l'eau sans qu'il soit nécessaire d'abandonner l'eau est appelée régulation annuelle.
(4) Régulation pluriannuelle : lorsque le volume du réservoir est suffisamment important pour stocker l'excès d'eau pendant de nombreuses années dans le réservoir, puis l'allouer à plusieurs années sèches pour une régulation annuelle, on parle de régulation pluriannuelle.
22. Qu'est-ce qu'une goutte d'eau ?
La différence d'altitude entre les deux sections transversales de la section de rivière utilisée est appelée la chute ; la différence d'altitude entre les surfaces d'eau à la source et à l'embouchure de la rivière est appelée la chute totale.
23. Quelles sont les précipitations, la durée des précipitations, l'intensité des précipitations, la zone de précipitations, le centre de la tempête de pluie ?
Les précipitations sont la quantité totale d'eau qui tombe sur un certain point ou une certaine zone pendant une certaine période de temps, exprimée en millimètres.
La durée des précipitations fait référence à la durée des précipitations.
L'intensité des précipitations fait référence à la quantité de précipitations par unité de temps, exprimée en mm/h.
La surface de précipitations désigne la surface horizontale couverte par les précipitations, exprimée en km2.
Le centre de l'orage fait référence à une petite zone locale où l'orage est concentré.
24. Qu'est-ce qu'une estimation d'investissement en ingénierie ? Estimation d'investissement en ingénierie et budget d'ingénierie ?
Le budget d'ingénierie est un document technique et économique qui compile, sous forme monétaire, tous les fonds nécessaires à la construction d'un projet. Le budget d'avant-projet est un élément important des documents d'avant-projet et la principale base d'évaluation de la rationalité économique. Le budget global approuvé est un indicateur important reconnu par l'État pour l'investissement de base dans la construction. Il sert également de base à l'élaboration des plans de construction et des dossiers d'appel d'offres. L'estimation de l'investissement d'ingénierie correspond au montant de l'investissement réalisé lors de la phase d'étude de faisabilité. Le budget d'ingénierie correspond au montant de l'investissement réalisé pendant la phase de construction.
Quels sont les principaux indicateurs économiques des centrales hydroélectriques ?
(1) L’investissement en kilowatts unitaires fait référence à l’investissement requis par kilowatt de capacité installée.
(2) L’investissement énergétique unitaire fait référence à l’investissement requis par kilowattheure d’électricité.
(3) Le coût de l’électricité est le tarif payé par kilowattheure d’électricité.
(4) Les heures d’utilisation annuelles de la capacité installée sont une mesure du niveau d’utilisation des équipements de la centrale hydroélectrique.
(5) Le prix de vente de l’électricité est le prix par kilowattheure d’électricité vendue au réseau.
Comment calculer les principaux indicateurs économiques des centrales hydroélectriques ?
Les principaux indicateurs économiques des centrales hydroélectriques sont calculés selon la formule suivante :
(1) Investissement en kilowatts unitaires = investissement total dans la construction d'une centrale hydroélectrique/capacité totale installée de la centrale hydroélectrique
(2) Investissement énergétique unitaire = investissement total dans la construction d'une centrale hydroélectrique/production annuelle moyenne d'électricité de la centrale hydroélectrique
(3) Heures d'utilisation annuelles de la capacité installée = production annuelle moyenne d'électricité/capacité totale installée
Date de publication : 28 octobre 2024
