Quali sono i parametri operativi di una turbina idraulica?
I parametri di funzionamento di base di una turbina idraulica includono prevalenza, portata, velocità, potenza ed efficienza.
Il carico idraulico di una turbina si riferisce alla differenza di energia del flusso d'acqua in peso unitario tra la sezione di ingresso e la sezione di uscita della turbina, espressa in H e misurata in metri.
La portata di una turbina idraulica si riferisce al volume di flusso d'acqua che passa attraverso la sezione trasversale della turbina nell'unità di tempo.
La velocità della turbina si riferisce al numero di volte in cui l'albero principale della turbina ruota al minuto.
La potenza erogata da una turbina idraulica si riferisce alla potenza erogata all'estremità dell'albero della turbina stessa.
L'efficienza della turbina si riferisce al rapporto tra la potenza erogata dalla turbina e la portata d'acqua in uscita.
Quali sono i tipi di turbine idrauliche?
Le turbine idrauliche possono essere suddivise in due categorie: a contrattacco e a impulso. Le turbine a contrattacco comprendono sei tipologie: turbina a flusso misto (HL), turbina a pale fisse a flusso assiale (ZD), turbina a pale fisse a flusso assiale (ZZ), turbina a flusso inclinato (XL), turbina a pale fisse a flusso passante (GD) e turbina a pale fisse a flusso passante (GZ).
Esistono tre tipi di turbine a impulso: turbine a pale (a fresa) (CJ), turbine a pale inclinate (XJ) e turbine a doppia presa (SJ).
3. Cosa sono le turbine a contrattacco e le turbine a impulso?
Una turbina idraulica che converte l'energia potenziale, l'energia di pressione e l'energia cinetica del flusso d'acqua in energia meccanica solida è chiamata turbina idraulica di contrattacco.
Una turbina idraulica che converte l'energia cinetica del flusso d'acqua in energia meccanica solida è chiamata turbina a impulsi.
Quali sono le caratteristiche e l'ambito di applicazione delle turbine a flusso misto?
Una turbina a flusso misto, nota anche come turbina Francis, ha un flusso d'acqua che entra nella girante radialmente e ne esce generalmente assialmente. Le turbine a flusso misto offrono un'ampia gamma di applicazioni con salti idraulici, una struttura semplice, un funzionamento affidabile e un'elevata efficienza. È una delle turbine idrauliche più utilizzate al giorno d'oggi. Il salto idraulico applicabile è compreso tra 50 e 700 metri.
Quali sono le caratteristiche e l'ambito di applicazione della turbina idraulica rotante?
Turbina a flusso assiale: il flusso dell'acqua nell'area della girante scorre assialmente e cambia da radiale ad assiale tra le palette guida e la girante.
La struttura a elica fissa è semplice, ma la sua efficienza diminuisce drasticamente al variare delle condizioni di progetto. È adatta a centrali elettriche di bassa potenza e con piccole variazioni del salto idrico, generalmente compreso tra 3 e 50 metri. La struttura a elica rotante è relativamente complessa. Essa consente una doppia regolazione delle pale e delle pale direzionali, coordinando la rotazione delle pale e delle pale direzionali, ampliando la gamma di potenza della zona ad alta efficienza e garantendo una buona stabilità operativa. Attualmente, il salto idrico applicabile varia da pochi metri a 50-70 metri.
Quali sono le caratteristiche e l'ambito di applicazione delle turbine idrauliche a secchio?
Una turbina idraulica a paletta, nota anche come turbina Petion, funziona percuotendo le pale della turbina lungo la direzione tangenziale della circonferenza della turbina con il getto proveniente dall'ugello. La turbina idraulica a paletta viene utilizzata per salti d'acqua elevati, mentre le palette piccole vengono utilizzate per salti d'acqua di 40-250 m e le palette grandi per salti d'acqua di 400-4500 m.
7. Quali sono le caratteristiche e l'ambito di applicazione della turbina inclinata?
La turbina idraulica inclinata produce un getto dall'ugello che forma un angolo (solitamente 22,5 gradi) con il piano della girante all'ingresso. Questo tipo di turbina idraulica viene utilizzato in centrali idroelettriche di piccole e medie dimensioni, con un salto idoneo inferiore a 400 m.
Qual è la struttura di base di una turbina idraulica a secchio?
La turbina idraulica a secchio è dotata dei seguenti componenti di sovracorrente, le cui funzioni principali sono le seguenti:
(l) L'ugello è formato dal flusso d'acqua proveniente dal tubo di pressione a monte che lo attraversa, formando un getto che impatta sulla girante. L'energia di pressione del flusso d'acqua all'interno dell'ugello viene convertita nell'energia cinetica del getto.
(2) L'ago modifica il diametro del getto spruzzato dall'ugello spostando l'ago, modificando così anche la portata in ingresso della turbina idraulica.
(3) La ruota è composta da un disco e da diverse pale fissate su di esso. Il getto si dirige verso le pale e trasferisce loro la sua energia cinetica, facendo così ruotare la ruota e producendo lavoro.
(4) Il deflettore è posizionato tra l'ugello e la girante. Quando la turbina riduce improvvisamente il carico, il deflettore devia rapidamente il getto verso la pala. A questo punto, l'ago si chiuderà lentamente fino a raggiungere una posizione adatta al nuovo carico. Dopo che l'ugello si è stabilizzato nella nuova posizione, il deflettore torna alla posizione originale del getto e si prepara per l'azione successiva.
(5) La cassa consente al flusso d'acqua completo di essere scaricato uniformemente a valle e la pressione al suo interno è equivalente alla pressione atmosferica. La cassa è anche utilizzata per supportare i cuscinetti della turbina idraulica.
9. Come leggere e capire la marca di una turbina idraulica?
Secondo le "Norme per la designazione dei modelli di turbina" JBB84-74 in Cina, la designazione della turbina è composta da tre parti, separate da un "-". Il simbolo nella prima parte è la prima lettera del Pinyin cinese per il tipo di turbina idraulica, mentre i numeri arabi rappresentano la velocità specifica caratteristica della turbina idraulica. La seconda parte è composta da due lettere del Pinyin cinese, la prima rappresenta la disposizione dell'albero principale della turbina idraulica e la seconda rappresenta le caratteristiche della camera di aspirazione. La terza parte indica il diametro nominale della turbina in centimetri.
Come vengono specificati i diametri nominali dei vari tipi di turbine idrauliche?
Il diametro nominale di una turbina a flusso misto è il diametro massimo sul bordo di ingresso delle pale della girante, che è il diametro all'intersezione dell'anello inferiore della girante e del bordo di ingresso delle pale.
Il diametro nominale delle turbine a flusso assiale e inclinato è il diametro all'interno della camera della girante all'intersezione tra l'asse della pala della girante e la camera della girante.
Il diametro nominale di una turbina idraulica a pale è il diametro primitivo in cui la girante è tangente alla linea principale del getto.
Quali sono le principali cause della cavitazione nelle turbine idrauliche?
Le cause della cavitazione nelle turbine idrauliche sono relativamente complesse. Si ritiene generalmente che la distribuzione della pressione all'interno della girante della turbina non sia uniforme. Ad esempio, se la girante è installata troppo in alto rispetto al livello dell'acqua a valle, il flusso d'acqua ad alta velocità che attraversa la zona di bassa pressione tende a raggiungere la pressione di vaporizzazione e a produrre bolle. Quando l'acqua scorre nella zona di alta pressione, a causa dell'aumento di pressione, le bolle si condensano e le particelle del flusso d'acqua si scontrano ad alta velocità verso il centro delle bolle per riempire gli spazi vuoti generati dalla condensazione, generando così un forte impatto idraulico ed effetti elettrochimici, causando l'erosione delle pale, con conseguente formazione di vaiolature e pori a nido d'ape, e persino la penetrazione di questi ultimi fino alla formazione di fori.
Quali sono le principali misure per prevenire la cavitazione nelle turbine idrauliche?
La conseguenza della cavitazione nelle turbine idrauliche è la generazione di rumore, vibrazioni e una forte diminuzione dell'efficienza, che porta all'erosione delle pale, alla formazione di vaiolature e pori a nido d'ape e persino alla formazione di fori per penetrazione, con conseguenti danni all'unità e all'impossibilità di funzionare. Pertanto, è necessario adottare misure per evitare la cavitazione durante il funzionamento. Attualmente, le principali misure per prevenire e ridurre i danni da cavitazione includono:
(l) Progettare correttamente la girante della turbina per ridurre il coefficiente di cavitazione della turbina.
(2) Migliorare la qualità di fabbricazione, garantire la corretta forma geometrica e la posizione relativa delle lame e prestare attenzione a superfici lisce e lucidate.
(3) Utilizzo di materiali anticavitazione per ridurre i danni da cavitazione, come ruote in acciaio inossidabile.
(4) Determinare correttamente l'elevazione di installazione della turbina idraulica.
(5) Migliorare le condizioni operative per evitare che la turbina funzioni a bassa portata e a basso carico per un lungo periodo. Di solito, non è consentito alle turbine idrauliche funzionare a bassa potenza (ad esempio, al di sotto del 50% della potenza nominale). Per le centrali idroelettriche multi-unità, è opportuno evitare il funzionamento a lungo termine di una singola unità a basso carico e in sovraccarico.
(6) È necessario prestare attenzione e una manutenzione tempestiva alla qualità della lucidatura della saldatura di riparazione per evitare lo sviluppo maligno di danni da cavitazione.
(7) Utilizzando un dispositivo di alimentazione dell'aria, l'aria viene introdotta nel tubo di scarico dell'acqua per eliminare il vuoto eccessivo che potrebbe causare cavitazione.
Come si classificano le centrali elettriche grandi, medie e piccole?
Secondo gli attuali standard dipartimentali, sono considerati piccoli gli impianti con una potenza installata inferiore a 50.000 kW; di medie dimensioni gli impianti con una potenza installata compresa tra 50.000 e 250.000 kW; di grandi dimensioni gli impianti con una potenza installata superiore a 250.000 kW.
Qual è il principio di base della produzione di energia idroelettrica?
La produzione di energia idroelettrica consiste nell'utilizzo dell'energia idraulica (con un salto d'acqua) per azionare macchinari idraulici (turbine) in rotazione, convertendo l'energia idrica in energia meccanica. Se un altro tipo di macchinario (generatore) viene collegato alla turbina per generare elettricità durante la rotazione, l'energia meccanica viene convertita in energia elettrica. La produzione di energia idroelettrica, in un certo senso, è il processo di conversione dell'energia potenziale dell'acqua in energia meccanica e poi in energia elettrica.
Quali sono i metodi di sviluppo delle risorse idriche e le tipologie fondamentali di centrali idroelettriche?
I metodi di sfruttamento delle risorse idriche vengono selezionati in base alla caduta concentrata e generalmente si distinguono tre metodi di base: tipo diga, tipo di deviazione e tipo misto.
(1) Una centrale idroelettrica di tipo diga si riferisce a una centrale idroelettrica costruita in un canale fluviale, con un salto concentrato e una certa capacità di bacino, e situata vicino alla diga.
(2) Una centrale idroelettrica di deviazione dell'acqua si riferisce a una centrale idroelettrica che sfrutta appieno il dislivello naturale del fiume per deviare l'acqua e generare elettricità, senza un bacino o una capacità di regolazione, e si trova su un fiume distante a valle.
(3) Una centrale idroelettrica ibrida si riferisce a una centrale idroelettrica che utilizza un dislivello d'acqua, in parte formato dalla costruzione di una diga e in parte sfruttando il dislivello naturale di un alveo fluviale, con una certa capacità di accumulo. La centrale è situata su un alveo fluviale a valle.
Cosa sono la portata, il deflusso totale e la portata media annua?
La portata si riferisce al volume d'acqua che passa attraverso la sezione trasversale di un fiume (o di una struttura idraulica) per unità di tempo, espressa in metri cubi al secondo;
Il deflusso totale si riferisce alla somma del flusso totale di acqua attraverso la sezione di un fiume in un anno idrologico, espresso in 104 m3 o 108 m3;
La portata media annua si riferisce alla portata media annua Q3/S di un tratto fluviale, calcolata sulla base delle serie idrologiche esistenti.
Quali sono le componenti principali di un progetto di un piccolo hub di una centrale idroelettrica?
È costituito principalmente da quattro parti: strutture di contenimento dell'acqua (dighe), strutture di scarico delle inondazioni (sfioratori o paratoie), strutture di deviazione dell'acqua (canali di deviazione o gallerie, compresi i pozzi di regolazione della pressione) ed edifici della centrale elettrica (compresi i canali di scarico delle acque di coda e le stazioni di pompaggio).
18. Cos'è una centrale idroelettrica a deflusso? Quali sono le sue caratteristiche?
Una centrale elettrica senza un bacino di regolazione è chiamata centrale idroelettrica a deflusso. Questo tipo di centrale idroelettrica seleziona la propria capacità installata in base alla portata media annua del canale fluviale e al potenziale di carico idrico che può ricevere. La produzione di energia durante la stagione secca diminuisce drasticamente, meno del 50%, e a volte non riesce nemmeno a generare elettricità, essendo limitata dal flusso naturale del fiume, mentre durante la stagione delle piogge si verifica un'ingente quantità di acqua abbandonata.
19. Cos'è la produzione? Come stimare la produzione e calcolare la produzione di energia di una centrale idroelettrica?
In una centrale idroelettrica (impianto), l'energia generata dal generatore idroelettrico è chiamata potenza, e la potenza di una determinata sezione del flusso d'acqua in un fiume rappresenta le risorse idriche di quella sezione. La potenza del flusso d'acqua si riferisce alla quantità di energia idrica per unità di tempo. Nell'equazione N=9,81 η QH, Q è la portata (m³/S); H è il salto idroelettrico (m); N è la potenza della centrale idroelettrica (W); η è il coefficiente di efficienza del generatore idroelettrico. La formula approssimativa per la potenza delle piccole centrali idroelettriche è N=(6,0-8,0) QH. La formula per la produzione annua di energia è E=NT, dove N è la potenza media; T sono le ore di utilizzo annuali.
Quali sono le ore di utilizzo annuale della capacità installata?
Si riferisce al tempo medio di funzionamento a pieno carico di un generatore idroelettrico nell'arco di un anno. È un indicatore importante per misurare i benefici economici delle centrali idroelettriche, e le piccole centrali idroelettriche sono tenute ad avere un'autonomia annua di oltre 3000 ore.
21. Cosa sono l'adeguamento giornaliero, l'adeguamento settimanale, l'adeguamento annuale e l'adeguamento pluriennale?
(1) Regolazione giornaliera: si riferisce alla ridistribuzione del deflusso nell'arco di un giorno e di una notte, con un periodo di regolazione di 24 ore.
(2) Adeguamento settimanale: il periodo di adeguamento è di una settimana (7 giorni).
(3) Regolazione annuale: la ridistribuzione del deflusso entro un anno, in cui solo una parte dell'acqua in eccesso durante la stagione delle inondazioni può essere immagazzinata, è chiamata regolazione annuale incompleta (o regolazione stagionale); la capacità di ridistribuire completamente l'acqua in entrata entro l'anno in base ai requisiti di utilizzo dell'acqua senza la necessità di abbandono dell'acqua è chiamata regolazione annuale.
(4) Regolazione pluriennale: quando il volume del bacino è sufficientemente grande da immagazzinare l'acqua in eccesso per molti anni nel bacino, e poi assegnarla a diversi anni di siccità per la regolazione annuale, si parla di regolazione pluriennale.
22. Cos'è la goccia di un fiume?
La differenza di quota tra le due sezioni trasversali del tratto di fiume utilizzato è chiamata salto; la differenza di quota tra le superfici dell'acqua alla sorgente e alla foce del fiume è chiamata salto totale.
23. Quali sono le precipitazioni, la durata delle precipitazioni, l'intensità delle precipitazioni, l'area delle precipitazioni, il centro del temporale?
Le precipitazioni sono la quantità totale di acqua che cade su un determinato punto o area durante un determinato periodo di tempo, espressa in millimetri.
La durata delle precipitazioni si riferisce alla durata delle precipitazioni.
L'intensità delle precipitazioni si riferisce alla quantità di precipitazioni per unità di tempo, espressa in mm/h.
L'area di precipitazione si riferisce all'area orizzontale coperta dalle precipitazioni, espressa in km2.
Per centro del temporale si intende una piccola area locale in cui si concentra il temporale.
24. Cos'è una stima degli investimenti ingegneristici? Stima degli investimenti ingegneristici e budget ingegneristico?
Il budget ingegneristico è un documento tecnico ed economico che raccoglie tutti i fondi necessari per la costruzione di un progetto in forma monetaria. Il budget di progetto preliminare è una componente importante dei documenti di progetto preliminare e la base principale per la valutazione della razionalità economica. Il budget complessivo approvato è un indicatore importante riconosciuto dallo Stato per gli investimenti di base nelle costruzioni e costituisce anche la base per la preparazione dei progetti di base e dei progetti di gara. La stima degli investimenti ingegneristici è l'importo dell'investimento effettuato durante la fase di studio di fattibilità. Il budget ingegneristico è l'importo dell'investimento effettuato durante la fase di costruzione.
Quali sono i principali indicatori economici delle centrali idroelettriche?
(1) L'investimento unitario in kilowatt si riferisce all'investimento richiesto per kilowatt di capacità installata.
(2) L'investimento energetico unitario si riferisce all'investimento richiesto per kilowattora di elettricità.
(3) Il costo dell'elettricità è la tariffa pagata per kilowattora di elettricità.
(4) Le ore di utilizzo annuale della capacità installata sono una misura del livello di utilizzo delle apparecchiature della centrale idroelettrica.
(5) Il prezzo di vendita dell'elettricità è il prezzo per kilowattora di elettricità venduta alla rete.
Come calcolare i principali indicatori economici delle centrali idroelettriche?
I principali indicatori economici delle centrali idroelettriche vengono calcolati secondo la seguente formula:
(1) Investimento unitario in kilowatt = investimento totale nella costruzione di centrali idroelettriche/capacità totale installata della centrale idroelettrica
(2) Investimento energetico unitario = investimento totale nella costruzione di centrali idroelettriche/produzione media annua di energia della centrale idroelettrica
(3) Ore di utilizzo annuale della capacità installata = produzione media annua di energia/capacità installata totale
Data di pubblicazione: 28 ottobre 2024
