Quali sono i parametri operativi di una turbina idraulica?
I parametri di funzionamento fondamentali di una turbina idraulica includono la prevalenza, la portata, la velocità, la potenza erogata e l'efficienza.
Il salto idraulico di una turbina si riferisce alla differenza di energia cinetica del flusso d'acqua 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 acqua che attraversa la sezione trasversale della turbina nell'unità di tempo.
La velocità della turbina si riferisce al numero di giri al minuto dell'albero principale della turbina.
La potenza erogata da una turbina idraulica si riferisce alla potenza prodotta all'estremità dell'albero della turbina.
L'efficienza della turbina si riferisce al rapporto tra la potenza erogata dalla turbina e la portata d'acqua.
Quali sono i tipi di turbine idrauliche?
Le turbine idrauliche si dividono in due categorie: a controcorrente e a impulso. Le turbine a controcorrente 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 (tipo CJ), turbine a pale inclinate (XJ) e turbine a doppio rubinetto (SJ).
3. Cosa sono la turbina a controattacco e la turbina 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 detta turbina idraulica a controcorrente.
Una turbina idraulica che converte l'energia cinetica del flusso d'acqua in energia meccanica solida è detta turbina a impulso.
Quali sono le caratteristiche e il campo 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 fuoriesce generalmente assialmente. Le turbine a flusso misto hanno un'ampia gamma di applicazioni in termini di prevalenza idraulica, struttura semplice, funzionamento affidabile ed elevata efficienza. È una delle turbine idrauliche più utilizzate in epoca moderna. Il range di prevalenza idraulica applicabile va da 50 a 700 metri.
Quali sono le caratteristiche e il campo di applicazione della turbina idraulica rotante?
Nelle turbine a flusso assiale, il flusso d'acqua nella zona della girante è assiale e passa da radiale ad assiale tra le pale direttrici e la girante stessa.
La struttura dell'elica fissa è semplice, ma la sua efficienza diminuisce drasticamente quando ci si discosta dalle condizioni di progetto. È adatta a centrali idroelettriche di bassa potenza e con piccole variazioni di dislivello, generalmente comprese tra 3 e 50 metri. La struttura dell'elica rotante è relativamente complessa. Consente la doppia regolazione delle pale e delle alette direttrici coordinando la rotazione di queste ultime, ampliando il campo di funzionamento ad alta efficienza e garantendo una buona stabilità operativa. Attualmente, il dislivello applicato varia da pochi metri a 50-70 metri.
Quali sono le caratteristiche e il campo di applicazione delle turbine idrauliche a tazze?
Una turbina idraulica a pale, nota anche come turbina Petion, funziona grazie all'impatto del getto d'acqua proveniente dall'ugello sulle pale della turbina, lungo la circonferenza della turbina stessa. Questo tipo di turbina è utilizzato per altezze di salto: le turbine a pale piccole sono adatte a salti di salto compresi tra 40 e 250 metri, mentre quelle a pale grandi sono utilizzate per salti di salto tra 400 e 4500 metri.
7. Quali sono le caratteristiche e il campo di applicazione delle turbine inclinate?
La turbina idraulica inclinata produce un getto dall'ugello che forma un angolo (solitamente di 22,5 gradi) con il piano della girante all'ingresso. Questo tipo di turbina idraulica è utilizzato in centrali idroelettriche di piccole e medie dimensioni, con un salto idraulico adeguato inferiore a 400 metri.
Qual è la struttura di base di una turbina idraulica a pale?
La turbina idraulica a pale 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 in energia cinetica del getto.
(2) L'ago modifica il diametro del getto spruzzato dall'ugello spostando l'ago stesso, 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 precipita verso le pale e trasferisce loro la sua energia cinetica, facendo così ruotare la ruota e compiendo lavoro.
(4) Il deflettore è situato tra l'ugello e la girante. Quando la turbina riduce improvvisamente il carico, il deflettore devia rapidamente il getto verso la paletta. A questo punto, l'ago si chiuderà lentamente in una posizione adatta al nuovo carico. Dopo che l'ugello si è stabilizzato nella nuova posizione, il deflettore ritorna alla posizione originale del getto e si prepara per l'azione successiva.
(5) L'involucro consente lo scarico a valle del flusso d'acqua completato e la pressione all'interno dell'involucro è equivalente alla pressione atmosferica. L'involucro viene utilizzato anche per supportare i cuscinetti della turbina idraulica.
9. Come leggere e interpretare la marca di una turbina idraulica?
Secondo la norma cinese JBB84-74 "Regole per la designazione dei modelli di turbina", la designazione di una turbina è composta da tre parti, separate da un trattino ("-"). Il simbolo nella prima parte è la prima lettera del Pinyin cinese che indica il tipo di turbina idraulica, mentre i numeri arabi rappresentano la velocità specifica caratteristica della turbina. La seconda parte è composta da due lettere del Pinyin cinese: la prima rappresenta la configurazione dell'albero principale della turbina idraulica, mentre la seconda descrive le caratteristiche della camera di aspirazione. La terza parte indica il diametro nominale della girante 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 d'ingresso delle pale della girante, ovvero il diametro nel punto di intersezione tra l'anello inferiore della girante e il bordo d'ingresso delle pale.
Il diametro nominale delle turbine a flusso assiale e inclinato è il diametro interno della camera della girante nel punto di intersezione tra l'asse delle pale della girante e la camera stessa.
Il diametro nominale di una turbina idraulica a pale è il diametro del cerchio primitivo in corrispondenza del quale 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 sia irregolare. 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 a bassa pressione tende a raggiungere la pressione di vaporizzazione e a produrre bolle. Quando l'acqua fluisce nella zona ad alta pressione, a causa dell'aumento di pressione, le bolle condensano e le particelle del flusso d'acqua si scontrano ad alta velocità verso il centro delle bolle per riempire gli spazi creati dalla condensazione, generando così un forte impatto idraulico ed effetti elettrochimici, che causano l'erosione delle pale, con conseguente formazione di vaiolature e pori a nido d'ape, e persino la penetrazione con formazione di fori.
Quali sono le principali misure per prevenire la cavitazione nelle turbine idrauliche?
La cavitazione nelle turbine idrauliche è causata dalla generazione di rumore, vibrazioni e un brusco calo di 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 impossibilità di funzionamento. 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 della produzione, garantire la corretta forma geometrica e la posizione relativa delle lame e prestare attenzione alle superfici lisce e levigate.
(3) Utilizzo di materiali anticavitazione per ridurre i danni da cavitazione, come le ruote in acciaio inossidabile.
(4) Determinare correttamente l'altezza di installazione della turbina idraulica.
(5) Migliorare le condizioni operative per evitare che la turbina funzioni a bassa prevalenza e basso carico per lungo tempo. Di solito non è consentito alle turbine idrauliche di funzionare a bassa potenza (ad esempio al di sotto del 50% della potenza nominale). Per le centrali idroelettriche multi-unità, è necessario evitare il funzionamento prolungato a basso carico e sovraccarico di una singola unità.
(6) Bisogna prestare attenzione alla qualità della lucidatura delle saldature 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 per eliminare il vuoto eccessivo che può causare cavitazione.
Come vengono classificate le centrali elettriche in grandi, medie e piccole?
Secondo le normative dipartimentali vigenti, gli impianti con una potenza installata inferiore a 50.000 kW sono considerati piccoli; quelli con una potenza installata compresa tra 50.000 e 250.000 kW sono considerati di medie dimensioni; quelli con una potenza installata superiore a 250.000 kW sono considerati di grandi dimensioni.
Qual è il principio fondamentale della produzione di energia idroelettrica?
La produzione di energia idroelettrica consiste nell'utilizzo dell'energia idraulica (con la pressione dell'acqua) per azionare macchinari idraulici (turbine) che ruotano, convertendo l'energia dell'acqua in energia meccanica. Se alla turbina viene collegato un altro tipo di macchinario (generatore) per produrre elettricità durante la rotazione, l'energia meccanica viene quindi 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 successivamente in energia elettrica.
Quali sono i metodi di sfruttamento delle risorse idriche e le tipologie principali di centrali idroelettriche?
I metodi di sfruttamento delle risorse idriche vengono selezionati in base alla concentrazione del dislivello e, in genere, si distinguono tre metodi principali: diga, deviazione e metodi misti.
(1) Per centrale idroelettrica di tipo diga si intende una centrale idroelettrica costruita nel canale di un fiume, con un dislivello concentrato e una certa capacità di serbatoio, e situata vicino alla diga.
(2) Per centrale idroelettrica a derivazione d'acqua si intende una centrale idroelettrica che utilizza pienamente il dislivello naturale del fiume per deviare l'acqua e generare elettricità, senza un bacino idrico o una capacità di regolazione, ed è situata su un fiume distante a valle.
(3) Una centrale idroelettrica ibrida si riferisce a una centrale idroelettrica che utilizza un dislivello d'acqua, formato in parte dalla costruzione di una diga e in parte sfruttando il dislivello naturale di un canale fluviale, con una certa capacità di accumulo. La centrale è situata su un canale fluviale a valle.
Cosa sono la portata, il deflusso totale e la portata media annua?
La portata si riferisce al volume d'acqua che attraversa la sezione trasversale di un fiume (o di una struttura idraulica) per unità di tempo, espresso in metri cubi al secondo;
Il deflusso totale si riferisce alla somma del flusso d'acqua totale 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 una sezione di fiume, calcolata sulla base di serie idrologiche esistenti.
Quali sono le componenti principali di un progetto per un polo di una piccola centrale idroelettrica?
Si compone principalmente di quattro parti: strutture di contenimento dell'acqua (dighe), strutture di scarico delle piene (sfioratori o paratoie), strutture di deviazione dell'acqua (canali o gallerie di deviazione, compresi i pozzi di regolazione della pressione) e edifici delle centrali idroelettriche (compresi i canali di scarico e le stazioni di pompaggio).
18. Che cos'è una centrale idroelettrica a deflusso superficiale? Quali sono le sue caratteristiche?
Una centrale idroelettrica senza bacino di regolazione è detta centrale idroelettrica a flusso libero. Questo tipo di centrale idroelettrica seleziona la sua potenza installata in base alla portata media annua del corso d'acqua e al dislivello potenziale che può ottenere. La produzione di energia elettrica durante la stagione secca diminuisce drasticamente, di oltre il 50%, e talvolta non si verifica affatto, essendo limitata dalla portata naturale del fiume, mentre durante la stagione delle piogge vi è una grande quantità di acqua stagnante.
19. Cos'è la produzione? Come si stima la produzione e si calcola l'energia generata da una centrale idroelettrica?
In una centrale idroelettrica, la potenza generata dall'unità idrogeneratrice è chiamata potenza erogata, e la potenza erogata da una determinata sezione di un fiume rappresenta le risorse di energia idrica di quella sezione. La potenza erogata dal 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 idraulico (m); N è la potenza erogata dalla centrale idroelettrica (W); η è il coefficiente di efficienza del generatore idroelettrico. La formula approssimativa per la potenza erogata dalle 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 erogata media; T sono le ore di utilizzo annue.
Qual è il numero di ore di utilizzo annuali della capacità installata?
Si riferisce al tempo medio di funzionamento a pieno carico di un'unità di generazione idroelettrica 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 tempo di utilizzo annuo superiore a 3000 ore.
21. Cosa sono l'aggiustamento giornaliero, l'aggiustamento settimanale, l'aggiustamento annuale e l'aggiustamento pluriennale?
(1) Regolazione giornaliera: si riferisce alla ridistribuzione del deflusso nell'arco del giorno e della 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 piene può essere immagazzinata, è detta regolazione annuale incompleta (o regolazione stagionale); La capacità di ridistribuire completamente l'acqua in entrata entro l'anno secondo le esigenze di utilizzo dell'acqua senza la necessità di abbandonare l'acqua è detta regolazione annuale.
(4) Regolazione pluriennale: Quando il volume del serbatoio è sufficientemente grande da immagazzinare l'acqua in eccesso per molti anni nel serbatoio, e poi allocarla a diversi anni secchi per la regolazione annuale, si dice regolazione pluriennale.
22. Qual è il dislivello di un fiume?
La differenza di quota tra le due sezioni trasversali del tratto di fiume utilizzato è chiamata dislivello; la differenza di quota tra le superfici dell'acqua alla sorgente e alla foce del fiume è chiamata dislivello totale.
23. Quali sono le precipitazioni, la durata delle precipitazioni, l'intensità delle precipitazioni, l'area interessata dalle precipitazioni e il centro del temporale?
Le precipitazioni rappresentano la quantità totale di acqua che cade su un determinato punto o area durante un certo 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 alla superficie orizzontale coperta dalle precipitazioni, espressa in km².
Il centro del temporale si riferisce a una piccola area locale in cui si concentra la tempesta di pioggia.
24. Che cos'è una stima degli investimenti in ingegneria? Stima degli investimenti in ingegneria e budget di ingegneria?
Il budget di ingegneria è un documento tecnico-economico che raccoglie, in forma monetaria, tutti i fondi necessari per la costruzione di un progetto. Il budget di progettazione preliminare è una componente importante della documentazione di progettazione preliminare e la base principale per valutare la razionalità economica. Il budget complessivo approvato è un indicatore importante riconosciuto dallo Stato per gli investimenti di base nella costruzione ed è anche la base per la preparazione dei piani di costruzione esecutivi e dei progetti per la gara d'appalto. La stima degli investimenti di ingegneria è l'importo degli investimenti effettuati durante la fase di studio di fattibilità. Il budget di ingegneria è l'importo degli investimenti effettuati durante la fase di costruzione.
Quali sono i principali indicatori economici delle centrali idroelettriche?
(1) L'investimento unitario per 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 annuali 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 si calcolano 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 della centrale idroelettrica / capacità totale installata della centrale idroelettrica
(2) Investimento energetico unitario = investimento totale nella costruzione della centrale idroelettrica / produzione media annua di energia della centrale idroelettrica
(3) Ore di utilizzo annuali della capacità installata = produzione media annua di energia/capacità installata totale
Data di pubblicazione: 28 ottobre 2024
