ידע בסיסי על תחנות כוח הידרואלקטריות זעירות

מהם פרמטרי ההפעלה של טורבינת מים?
פרמטרי העבודה הבסיסיים של טורבינת מים כוללים גובה ראש, קצב זרימה, מהירות, תפוקה ויעילות.
ראש המים של טורבינה מתייחס להבדל באנרגיית זרימת המים במשקל יחידה בין מקטע הכניסה לחלק היציאה של הטורבינה, מבוטא ב-H ונמדד במטרים.
קצב הזרימה של טורבינת מים מתייחס לנפח זרימת המים העובר דרך חתך הרוחב של הטורבינה ליחידת זמן.
מהירות הטורבינה מתייחסת למספר הסיבובים של הציר הראשי של הטורבינה בדקה.
תפוקת טורבינת מים מתייחסת לתפוקת ההספק בקצה הציר של טורבינת המים.
יעילות טורבינה מתייחסת ליחס בין תפוקת הטורבינה לתפוקת זרימת המים.
מהם סוגי טורבינות המים?
ניתן לחלק טורבינות מים לשתי קטגוריות: טורבינות מסוג "נגד" וטורבינות מסוג "דחף". טורבינת הנגד כוללת שישה סוגים: טורבינת זרימה מעורבת (HL), טורבינת להב קבוע בזרימה צירית (ZD), טורבינת להב קבוע בזרימה צירית (ZZ), טורבינת זרימה נוטה (XL), טורבינת להב קבוע בזרימה דרך (GD), וטורבינת להב קבוע בזרימה דרך (GZ).
ישנן שלוש צורות של טורבינות אימפולס: טורבינות מסוג דלי (CJ), טורבינות מסוג נוטה (XJ) וטורבינות מסוג כפול ברז (SJ).
3. מהן טורבינת נגד וטורבינת אימפולס?
טורבינת מים הממירה את האנרגיה הפוטנציאלית, אנרגיית הלחץ והאנרגיה הקינטית של זרימת המים לאנרגיה מכנית מוצקה נקראת טורבינת מים נגדית.
טורבינת מים הממירה את האנרגיה הקינטית של זרימת המים לאנרגיה מכנית מוצקה נקראת טורבינת אימפולס.
מהם המאפיינים והיקף היישום של טורבינות זרימה מעורבת?
טורבינת זרימה מעורבת, המכונה גם טורבינת פרנסיס, זרימת מים נכנסת לאימפלר בצורה רדיאלית וזורמת החוצה בדרך כלל בצורה צירית. לטורבינות זרימה מעורבת מגוון רחב של יישומים של גובה מים, מבנה פשוט, פעולה אמינה ויעילות גבוהה. זוהי אחת מטורבינות המים הנפוצות ביותר בעת החדשה. טווח גובה המים המתאים הוא 50-700 מטר.
מהם המאפיינים והיקף היישום של טורבינת מים מסתובבת?
טורבינת זרימה צירית, זרימת המים באזור האימפלר זורמת בצורה צירית, וזרימת המים משתנה מרידיאלית לצירית בין סכיני ההנחיה לאימפלר.
מבנה המדחף הקבוע הוא פשוט, אך יעילותו תפחת בחדות בעת סטייה מתנאי התכנון. הוא מתאים לתחנות כוח בעלות הספק נמוך ושינויים קטנים במשטח המים, בדרך כלל בטווח שבין 3 ל-50 מטרים. מבנה המדחף הסיבובי מורכב יחסית. הוא משיג כוונון כפול של כנפי ההנחיה והלהבים על ידי תיאום סיבוב הלהבים וכנפי ההנחיה, תוך הרחבת טווח התפוקה של אזור היעילות הגבוהה ובעל יציבות תפעולית טובה. נכון לעכשיו, טווח משטח המים המופעל נע בין כמה מטרים ל-50-70 מטר.
מהם המאפיינים והיקף היישום של טורבינות מים בדלי?
טורבינת מים מסוג דלי, המכונה גם טורבינת פטיון, מבצעת את פעולתה על ידי פגיעה בהלבשת הדלי של הטורבינה לאורך הכיוון המשיקי של היקף הטורבינה בעזרת הסילון מהפיה. טורבינת המים מסוג דלי משמשת לעומקי מים גבוהים, כאשר סוגי דליים קטנים משמשים לעומקי מים של 40-250 מטר וסוגי דליים גדולים משמשים לעומקי מים של 400-4500 מטר.
7. מהם המאפיינים והיקף היישום של טורבינה משופעת?
טורבינת המים המשופעת מייצרת סילון מהנחיר היוצר זווית (בדרך כלל 22.5 מעלות) עם מישור האימפלר בפתח הכניסה. טורבינת מים מסוג זה משמשת בתחנות כוח הידרואלקטריות קטנות ובינוניות, עם טווח גובה מתאים מתחת ל-400 מטר.
מהו המבנה הבסיסי של טורבינת מים מסוג דלי?
לטורבינת המים מסוג דלי יש את רכיבי הזרם הבאים, שתפקידיהם העיקריים הם כדלקמן:
(י) הפיה נוצרת על ידי זרימת המים מצינור הלחץ במעלה הזרם העובר דרך הפיה, ויוצרת סילון הפוגע בדחף. אנרגיית הלחץ של זרימת המים בתוך הפיה מומרת לאנרגיה קינטית של הסילון.
(2) המחט משנה את קוטר הסילון המרוסס מהפיה על ידי הזזת המחט, ובכך משנה גם את קצב הזרימה בכניסה של טורבינת המים.
(3) הגלגל מורכב מדיסק וכמה דליים המקובעים עליו. הסילון דוהר לעבר הדליים ומעביר אליהם את האנרגיה הקינטית שלו, ובכך גורם לגלגל להסתובב ולבצע עבודה.
(4) המוט ממוקם בין הפיה לדחף. כאשר הטורבינה מפחיתה לפתע את העומס, המוט מסיט במהירות את הסילון לכיוון הדלי. בנקודה זו, המחט תיסגר באיטיות למיקום המתאים לעומס החדש. לאחר שהפיה מתייצבת במיקום החדש, המוט חוזר למיקום המקורי של הסילון ומתכונן לפעולה הבאה.
(5) המארז מאפשר לזרימת המים המלאה להיפלט בצורה חלקה במורד הזרם, והלחץ בתוך המארז שווה ערך ללחץ אטמוספרי. המארז משמש גם לתמיכה במיסבים של טורבינת המים.
9. כיצד לקרוא ולהבין את המותג של טורבינת מים?
על פי JBB84-74 "כללים לסיווג דגמי טורבינות" בסין, סיווג הטורבינה מורכב משלושה חלקים, המופרדים באמצעות "-" בין כל חלק. הסמל בחלק הראשון הוא האות הראשונה של הפיניין הסיני לסוג טורבינת המים, וספרות ערביות מייצגות את המהירות הספציפית האופיינית לטורבינת המים. החלק השני מורכב משתי אותיות פיניין סיניות, הראשונה מייצגת את פריסת הציר הראשי של טורבינת המים, והאחרונה מייצגת את מאפייני תא היניקה. החלק השלישי הוא הקוטר הנומינלי של הגלגל בסנטימטרים.
כיצד מוגדרים הקטרים ​​הנומינליים של סוגים שונים של טורבינות מים?
הקוטר הנומינלי של טורבינת זרימה מעורבת הוא הקוטר המקסימלי בקצה הכניסה של להבי האימפלר, שהוא הקוטר בצומת הטבעת התחתונה של האימפלר וקצה הכניסה של הלהבים.
הקוטר הנומינלי של טורבינות זרימה ציריות ונטויות הוא הקוטר בתוך תא האימפלר בצומת ציר להב האימפלר ותא האימפלר.
הקוטר הנומינלי של טורבינת מים מסוג דלי הוא קוטר מעגל הגובה שבו הצינור משיק לקו הראשי בסילון.
מהן הסיבות העיקריות לקביטציה בטורבינות מים?
הגורמים לקביטציה בטורבינות מים מורכבים יחסית. מקובל לחשוב שחלוקת הלחצים בתוך רצף הטורבינה אינה אחידה. לדוגמה, אם הרצף מותקן גבוה מדי ביחס למפלס המים במורד הזרם, זרימת המים במהירות גבוהה העוברת דרך אזור הלחץ הנמוך נוטה להגיע ללחץ אידוי וליצור בועות. כאשר המים זורמים לאזור הלחץ הגבוה, עקב עליית הלחץ, הבועות מתעבות, וחלקיקי זרימת המים מתנגשים במהירות גבוהה לכיוון מרכז הבועות כדי למלא את הפערים שנוצרים מהעיבוי, ובכך יוצרים השפעה הידראולית גדולה ואפקטים אלקטרוכימיים, הגורמים לשחיקה של הלהבים, וכתוצאה מכך נוצרים בורות ונקבוביות דמויי חלת דבש, ואף חדירה ליצירת חורים.
מהם האמצעים העיקריים למניעת קוויטציה בטורבינות מים?
התוצאה של קוויטציה בטורבינות מים היא יצירת רעש, רעידות וירידה חדה ביעילות, מה שמוביל לשחיקה של הלהבים, היווצרות של גומות ונקבוביות דמויות חלת דבש, ואף היווצרות חורים באמצעות חדירה, מה שגורם נזק ליחידה וחוסר יכולת לפעול. לכן, יש לנקוט מאמצים כדי למנוע קוויטציה במהלך הפעולה. נכון לעכשיו, האמצעים העיקריים למניעה והפחתה של נזקי קוויטציה כוללים:
(יב) לתכנן כראוי את גלגל הטורבינה כדי להפחית את מקדם הקביטציה של הטורבינה.
(2) לשפר את איכות הייצור, להבטיח צורה גיאומטרית נכונה ומיקום יחסי של להבים, ולשים לב למשטחים חלקים ומלוטשים.
(3) שימוש בחומרים נגד קוויטציה כדי להפחית נזקי קוויטציה, כגון גלגלי נירוסטה.
(4) קבעו נכון את גובה ההתקנה של טורבינת המים.
(5) לשפר את תנאי ההפעלה כדי למנוע מהטורבינה לפעול בעומס נמוך ובעומס נמוך למשך זמן רב. בדרך כלל טורבינות מים אינן מורשות לפעול בתפוקה נמוכה (כגון מתחת ל-50% מהתפוקה המדורגת). עבור תחנות כוח הידרואלקטריות מרובות יחידות, יש להימנע מהפעלה ממושכת של יחידה אחת בעומס נמוך ועומס יתר.
(6) יש להקדיש תשומת לב בזמן לאיכות הליטוש של ריתוך תיקון כדי למנוע התפתחות ממאירה של נזקי קוויטציה.
(7) באמצעות התקן לאספקת אוויר, אוויר מוחדר לצינור המים האחוריים כדי למנוע ואקום מוגזם שעלול לגרום לקוויטציה.
כיצד מסווגים תחנות כוח גדולות, בינוניות וקטנות?
על פי הסטנדרטים הנוכחיים של המשרד, ציוד בעל כושר הספק מותקן של פחות מ-50,000 קילוואט נחשב קטן; ציוד בינוני בעל כושר הספק מותקן של 50,000 עד 250,000 קילוואט; קיבולת מותקנת גדולה מ-250,000 קילוואט נחשבת גדולה.

מהו העיקרון הבסיסי של ייצור אנרגיה הידרואלקטרית?
ייצור חשמל הידרואלקטרי הוא שימוש בכוח הידראולי (עם ראש מים) כדי להניע מכונות הידראוליות (טורבינה) לסיבוב, ולהמיר אנרגיית מים לאנרגיה מכנית. אם סוג אחר של מכונות (גנרטור) מחובר לטורבינה כדי לייצר חשמל בזמן שהיא מסתובבת, האנרגיה המכנית מומרת לאנרגיה חשמלית. ייצור חשמל הידרואלקטרי, במובן מסוים, הוא תהליך של המרת האנרגיה הפוטנציאלית של מים לאנרגיה מכנית ולאחר מכן לאנרגיה חשמלית.
מהן שיטות הפיתוח של משאבים הידראוליים והסוגים הבסיסיים של תחנות כוח הידרואלקטריות?
שיטות הפיתוח של משאבים הידראוליים נבחרות בהתאם לריכוז הירידה, וישנן בדרך כלל שלוש שיטות בסיסיות: סוג סכר, סוג הסחה וסוג מעורב.
(1) תחנת כוח הידרואלקטרית מסוג סכר מתייחסת לתחנת כוח הידרואלקטרית הבנויה בערוץ נהר, בעלת מפל מים מרוכז וקיבולת מאגר מסוימת, וממוקמת בסמוך לסכר.
(2) תחנת כוח הידרואלקטרית להסטת מים מתייחסת לתחנת כוח הידרואלקטרית המנצלת באופן מלא את הירידה הטבעית של הנהר כדי להטות מים וייצור חשמל, ללא מאגר או כושר ויסות, וממוקמת במורד נהר מרוחק.
(3) תחנת כוח הידרואלקטרית היברידית מתייחסת לתחנת כוח הידרואלקטרית המשתמשת בטיפת מים, שנוצרת בחלקה על ידי בניית סכר ובחלקה בטיפת מים טבעית של ערוץ נהר, בעלת קיבולת אגירה מסוימת. תחנת הכוח ממוקמת על ערוץ נהר במורד הזרם.
מהם זרימה, נגר כולל וזרימה שנתית ממוצעת?
קצב זרימה מתייחס לנפח המים העוברים דרך חתך רוחב של נהר (או מבנה הידראולי) ליחידת זמן, מבוטא במטרים מעוקבים לשנייה;
נגר כולל מתייחס לסכום זרימת המים הכוללת דרך קטע נהר בשנה הידרולוגית, מבוטא ב-104 מ"ק או 108 מ"ק;
קצב הזרימה השנתי הממוצע מתייחס לקצב הזרימה השנתי הממוצע Q3/S של קטע נהר המחושב על סמך סדרות הידרולוגיות קיימות.
מהם המרכיבים העיקריים של פרויקט מרכז תחנת כוח הידרואלקטרית קטנה?
הוא מורכב בעיקר מארבעה חלקים: מבני אחסון מים (סכרים), מבני פריקת שיטפונות (דליפות או סכרים), מבני הטיית מים (תעלות או מנהרות הטיה, כולל פירים לוויסות לחץ), ומבני תחנות כוח (כולל תעלות זנב ותחנות הגברה).
18. מהי תחנת כוח הידרואלקטרית לנגר? מהם מאפייניה?
תחנת כוח ללא מאגר ויסות נקראת תחנת כוח הידרואלקטרית נגר. סוג זה של תחנת כוח הידרואלקטרית בוחר את כושר הייצור המותקן שלו על סמך קצב הזרימה השנתי הממוצע של ערוץ הנהר ופוטנציאל גובה המים שהוא יכול להשיג. ייצור החשמל במהלך העונה היבשה יורד בחדות, פחות מ-50%, ולפעמים אף אינו יכול לייצר חשמל, דבר המוגבל על ידי הזרימה הטבעית של הנהר, בעוד שבמהלך העונה הגשומה יש כמות גדולה של מים נטושים.
19. מהי תפוקה? כיצד להעריך את התפוקה ולחשב את ייצור החשמל של תחנת כוח הידרואלקטרית?
בתחנת כוח הידרואלקטרית (מפעל), החשמל המופק על ידי יחידת מחולל הכוח ההידרואלקטרי נקרא תפוקה, והתפוקה של מקטע מסוים של זרימת מים בנהר מייצגת את משאבי אנרגיית המים של אותו מקטע. תפוקת זרימת המים מתייחסת לכמות אנרגיית המים ליחידת זמן. במשוואה N=9.81 η QH, Q הוא קצב הזרימה (m3/S); H הוא ראש המים (m); N הוא תפוקת תחנת הכוח ההידרואלקטרית (W); η הוא מקדם היעילות של מחולל הכוח ההידרואלקטרי. הנוסחה המקורבת לתפוקה של תחנות כוח הידרואלקטריות קטנות היא N=(6.0-8.0) QH. הנוסחה לייצור חשמל שנתי היא E=NT, כאשר N היא התפוקה הממוצעת; T היא שעות השימוש השנתיות.
מהן שעות הניצול השנתיות של ההספק המותקן?
מתייחס לזמן הפעולה הממוצע בעומס מלא של יחידת גנרטור הידרואלקטרי במהלך שנה. זהו מדד חשוב למדידת התועלת הכלכלית של תחנות כוח הידרואלקטריות, ותחנות כוח הידרואלקטריות קטנות נדרשות לשעת ניצול שנתית של מעל 3000 שעות.
21. מהן התאמה יומית, התאמה שבועית, התאמה שנתית והתאמה רב שנתית?
(1) ויסות יומי: מתייחס לפיזור מחדש של נגר בתוך יום ולילה, עם תקופת ויסות של 24 שעות.
(2) התאמה שבועית: תקופת ההסתגלות היא שבוע אחד (7 ימים).
(3) ויסות שנתי: חלוקה מחדש של נגר בתוך שנה אחת, שבה רק חלק מהמים העודפים במהלך עונת השיטפונות ניתן לאגירה, נקראת ויסות שנתי לא שלם (או ויסות עונתי); היכולת לחלק מחדש באופן מלא את המים הנכנסים בתוך השנה בהתאם לדרישות השימוש במים ללא צורך בנטישת מים נקראת ויסות שנתי.
(4) ויסות רב שנתי: כאשר נפח המאגר גדול מספיק כדי לאגור עודפי מים במשך שנים רבות במאגר, ולאחר מכן להקצותם למספר שנים יבשות לצורך ויסות שנתי, זה נקרא ויסות רב שנתי.
22. מהי טיפת נהר?
הפרש הגובה בין שני חתכי הרוחב של קטע הנהר הנמצא בשימוש נקרא נפילה; הפרש הגובה בין פני המים במקור הנהר לשפך הנהר נקרא נפילה כוללת.
23. מהו כמות המשקעים, משך המשקעים, עוצמת המשקעים, אזור המשקעים, מרכז סופת הגשם?
משקעים הם כמות המים הכוללת היורדת על נקודה או אזור מסוים במהלך פרק זמן מסוים, מבוטאת במילימטרים.
משך משקעים מתייחס למשך הזמן שבו כמות המשקעים גדלה.
עוצמת משקעים מתייחסת לכמות משקעים ליחידת זמן, מבוטאת במילימטרים לשעה.
שטח המשקעים מתייחס לשטח האופקי המכוסה על ידי משקעים, מבוטא בקמ"ר.
מרכז סופת הגשם מתייחס לאזור מקומי קטן שבו מרוכזת סופת הגשם.
24. מהי אומדן השקעה בהנדסה? אומדן השקעה בהנדסה ותקציב הנדסי?
תקציב הנדסי הוא מסמך טכני וכלכלי המאגד את כל כספי הבנייה הדרושים לפרויקט בצורה כספית. תקציב התכנון הראשוני הוא מרכיב חשוב במסמכי התכנון הראשוני והבסיס העיקרי להערכת הרציונליות הכלכלית. התקציב הכולל שאושר הוא מדד חשוב המוכר על ידי המדינה להשקעות בסיסיות בבנייה, והוא גם הבסיס להכנת תוכניות בנייה בסיסיות ותכניות מכרז. אומדן השקעות הנדסיות הוא סכום ההשקעה שבוצע בשלב בדיקת ההיתכנות. תקציב ההנדסה הוא סכום ההשקעה שבוצע במהלך שלב הבנייה.
מהם האינדיקטורים הכלכליים העיקריים של תחנות כוח הידרואלקטריות?
(1) השקעה בקילוואט ליחידה מתייחסת להשקעה הנדרשת לכל קילוואט של כושר ייצור מותקן.
(2) השקעה ביחידת אנרגיה מתייחסת להשקעה הנדרשת לכל קילוואט שעה של חשמל.
(3) עלות החשמל היא התשלום המשולם לכל קילוואט-שעה של חשמל.
(4) שעות הניצול השנתיות של הקיבולת המותקנת הן מדד לרמת הניצול של ציוד תחנות כוח הידרואלקטריות.
(5) מחיר המכירה של חשמל הוא המחיר לקילוואט-שעה של חשמל שנמכר לרשת החשמל.
כיצד לחשב את האינדיקטורים הכלכליים העיקריים של תחנות כוח הידרואלקטריות?
האינדיקטורים הכלכליים העיקריים של תחנות כוח הידרואלקטריות מחושבים לפי הנוסחה הבאה:
(1) השקעה בקילוואט יחידה = סך ההשקעה בבניית תחנת כוח הידרואלקטרית / סך ההספק המותקן של תחנת הכוח הידרואלקטרית
(2) השקעה ביחידת אנרגיה = סך ההשקעה בבניית תחנת כוח הידרואלקטרית / ייצור חשמל שנתי ממוצע של תחנת כוח הידרואלקטרית
(3) שעות ניצול שנתיות של כושר ייצור מותקן = ייצור חשמל שנתי ממוצע / סך כושר ייצור מותקן