소형 수력 발전소에 대한 기본 지식

수력 터빈의 작동 매개변수는 무엇입니까?
수력 터빈의 기본 작동 매개변수에는 낙차, 유량, 속도, 출력 및 효율이 포함됩니다.
터빈의 수두는 터빈 입구와 출구 사이의 단위 중량당 물 흐름 에너지 차이를 나타내며, H 단위로 표시되고 미터(m)로 측정됩니다.
수력 터빈의 유량은 단위 시간당 터빈의 단면을 통과하는 물의 부피를 나타냅니다.
터빈 속도는 터빈의 주축이 1분 동안 회전하는 횟수를 나타냅니다.
수력 터빈의 출력은 수력 터빈의 축단에서 발생하는 동력 출력을 의미합니다.
터빈 효율은 터빈 출력과 물 유량의 비율을 나타냅니다.
수력 터빈의 종류에는 어떤 것들이 있나요?
수력 터빈은 크게 반동형과 충격형의 두 가지 유형으로 나눌 수 있다. 반동형 터빈에는 혼합류 터빈(HL), 축류 고정날개 터빈(ZD), 축류 고정날개 터빈(ZZ), 경사류 터빈(XL), 직류 고정날개 터빈(GD), 직류 고정날개 터빈(GZ)의 여섯 가지 유형이 있다.
충격식 터빈에는 버킷형(커터형) 터빈(CJ), 경사형 터빈(XJ), 이중 탭형 터빈(SJ)의 세 가지 형태가 있습니다.
3. 역공 터빈과 충격 터빈이란 무엇입니까?
물의 흐름에 의한 위치 에너지, 압력 에너지, 운동 에너지를 고체 역학적 에너지로 변환하는 수력 터빈을 역공 수력 터빈이라고 합니다.
물의 흐름의 운동 에너지를 고체 역학적 에너지로 변환하는 수력 터빈을 임펄스 터빈이라고 합니다.
혼합류 터빈의 특징과 적용 범위는 무엇입니까?
프랜시스 터빈이라고도 불리는 혼합류 터빈은 임펠러에 물의 흐름이 방사형으로 유입되어 일반적으로 축 방향으로 유출되는 구조입니다. 혼합류 터빈은 적용 가능한 수두 범위가 넓고, 구조가 간단하며, 작동이 안정적이고, 효율이 높다는 장점이 있습니다. 현대에 가장 널리 사용되는 수력 터빈 중 하나이며, 적용 가능한 수두 범위는 50~700m입니다.
회전식 수력 터빈의 특징과 적용 범위는 무엇입니까?
축류 터빈에서 임펠러 영역의 물 흐름은 축 방향으로 흐르며, 안내 날개와 임펠러 사이에서 물의 흐름 방향이 방사 방향에서 축 방향으로 바뀝니다.
고정식 프로펠러는 구조가 단순하지만 설계 조건에서 벗어나면 효율이 급격히 떨어집니다. 일반적으로 3~50m 범위의 수두 변화가 작은 저출력 발전소에 적합합니다. 회전식 프로펠러는 구조가 비교적 복잡합니다. 날개와 가이드 베인의 회전을 연동시켜 가이드 베인과 날개의 이중 조정을 구현함으로써 고효율 영역의 출력 범위를 넓히고 우수한 운전 안정성을 제공합니다. 현재 적용 수두 범위는 수 미터에서 50~70m에 이릅니다.
버킷 수력 터빈의 특징과 적용 범위는 무엇입니까?
버킷형 수력 터빈(페티온 터빈이라고도 함)은 노즐에서 분출된 제트가 터빈 원주의 접선 방향을 따라 터빈의 버킷 날개에 충격을 가함으로써 동력을 얻습니다. 버킷형 수력 터빈은 높은 수두에 사용되며, 소형 버킷형은 40~250m의 수두에, 대형 버킷형은 400~4500m의 수두에 사용됩니다.
7. 경사 터빈의 특징과 적용 범위는 무엇입니까?
경사형 수력 터빈은 노즐에서 분사되는 제트가 입구에서 임펠러 평면과 각도(일반적으로 22.5도)를 이루도록 설계되었습니다. 이러한 유형의 수력 터빈은 적합한 낙차 범위가 400m 미만인 소형 및 중형 수력 발전소에 사용됩니다.
버킷형 수력 터빈의 기본 구조는 무엇입니까?
버킷형 수력 터빈은 다음과 같은 과전류 구성 요소를 가지고 있으며, 주요 기능은 다음과 같습니다.
(l) 노즐은 상류 압력관에서 노즐을 통과하는 물의 흐름에 의해 형성되어 임펠러에 충돌하는 제트를 형성합니다. 노즐 내부의 물 흐름의 압력 에너지는 제트의 운동 에너지로 변환됩니다.
(2) 바늘은 바늘을 움직여 노즐에서 분사되는 제트의 직경을 변경하여 수력 터빈의 입구 유량도 변경합니다.
(3) 바퀴는 디스크와 그 위에 고정된 여러 버킷으로 구성됩니다. 제트는 버킷을 향해 돌진하여 운동 에너지를 버킷에 전달하여 바퀴를 회전시키고 일을 합니다.
(4) 편향기는 노즐과 임펠러 사이에 위치합니다. 터빈이 갑자기 부하를 줄이면 편향기는 제트를 버킷 쪽으로 빠르게 편향시킵니다. 이때 바늘은 새로운 부하에 적합한 위치로 천천히 닫힙니다. 노즐이 새로운 위치에서 안정화되면 편향기는 제트의 원래 위치로 돌아가 다음 동작을 준비합니다.
(5) 케이싱은 완성된 물의 흐름이 하류로 원활하게 배출되도록 하며 케이싱 내부의 압력은 대기압과 같습니다. 케이싱은 또한 수력 터빈의 베어링을 지지하는 데 사용됩니다.
9. 수력 터빈의 브랜드를 읽고 이해하는 방법은 무엇인가요?
중국의 JBB84-74 "터빈 모델 명명 규칙"에 따르면, 터빈 명명법은 하이픈(-)으로 구분된 세 부분으로 구성됩니다. 첫 번째 부분의 기호는 수력 터빈 유형의 중국어 병음 첫 글자와 아라비아 숫자로 나타낸 수력 터빈의 특성 속도를 나타냅니다. 두 번째 부분은 두 개의 중국어 병음으로 구성되는데, 첫 번째 글자는 수력 터빈 주축의 배치를 나타내고, 두 번째 글자는 흡입실의 특징을 나타냅니다. 세 번째 부분은 휠의 공칭 직경(센티미터)입니다.
다양한 유형의 수력 터빈의 공칭 직경은 어떻게 명시됩니까?
혼합 유동 터빈의 공칭 직경은 임펠러 블레이드 입구 가장자리의 최대 직경이며, 이는 임펠러의 하단 링과 블레이드 입구 가장자리가 만나는 지점의 직경입니다.
축류형 및 경사류형 터빈의 공칭 직경은 임펠러 블레이드 축과 임펠러 챔버가 만나는 지점의 임펠러 챔버 내부 직경입니다.
버킷형 수력 터빈의 공칭 직경은 러너가 제트의 주 라인에 접하는 피치 원의 직경입니다.
수력 터빈에서 캐비테이션이 발생하는 주요 원인은 무엇입니까?
수력 터빈에서 캐비테이션이 발생하는 원인은 비교적 복잡합니다. 일반적으로 터빈 러너 내부의 압력 분포가 불균일한 것이 원인으로 여겨집니다. 예를 들어, 러너가 하류 수위보다 너무 높게 설치되면 저압 영역을 통과하는 고속의 물 흐름이 증발 압력에 도달하여 기포를 생성하기 쉽습니다. 물이 고압 영역으로 흐르면 압력 증가로 인해 기포가 응축되고, 물 흐름 입자들이 고속으로 기포 중심부를 향해 충돌하면서 응축으로 인해 생긴 틈을 메우게 됩니다. 이로 인해 강력한 수력학적 충격과 전기화학적 효과가 발생하여 블레이드가 침식되고, 구멍이나 벌집 모양의 기공이 생기거나 심지어 관통되어 구멍이 뚫리게 됩니다.
수력 터빈에서 캐비테이션을 방지하기 위한 주요 조치는 무엇입니까?
수력 터빈에서 캐비테이션이 발생하면 소음, 진동이 발생하고 효율이 급격히 저하될 뿐만 아니라, 블레이드 침식, 피팅 및 벌집 모양의 기공 형성, 심지어 관통으로 인한 구멍 발생까지 초래하여 장치 손상 및 작동 불능을 야기합니다. 따라서 운전 중 캐비테이션 발생을 방지하기 위한 노력이 필수적입니다. 현재 캐비테이션으로 인한 손상을 예방하고 줄이기 위한 주요 조치는 다음과 같습니다.
(l) 터빈의 캐비테이션 계수를 줄이기 위해 터빈 러너를 적절하게 설계합니다.
(2) 제조 품질을 개선하고, 날의 기하학적 모양과 상대적 위치를 정확하게 유지하며, 매끄럽고 광택 있는 표면에 주의를 기울입니다.
(3) 스테인리스강 휠과 같은 캐비테이션 손상을 줄이기 위해 캐비테이션 방지 재료를 사용합니다.
(4) 수력 터빈의 설치 높이를 정확하게 결정하십시오.
(5) 터빈이 장시간 저낙차 및 저부하에서 작동하는 것을 방지하기 위해 작동 조건을 개선합니다. 일반적으로 수력 터빈은 저출력(정격 출력의 50% 미만)으로 작동해서는 안 됩니다. 다중 유닛 수력 발전소의 경우 단일 유닛의 장기간 저부하 및 과부하 작동은 피해야 합니다.
(6) 캐비테이션 손상의 악성 발생을 방지하기 위해 수리용접의 연마 품질에 대한 적시 유지보수와 주의를 기울여야 합니다.
(7) 공기 공급 장치를 사용하여 캐비테이션을 유발할 수 있는 과도한 진공을 제거하기 위해 테일워터 파이프에 공기를 주입합니다.
대형, 중형, 소형 발전소는 어떻게 분류되나요?
현행 부서 기준에 따르면 설치 용량이 50,000kW 미만인 설비는 소형, 50,000kW에서 250,000kW 사이인 설비는 중형, 250,000kW 초과인 설비는 대형으로 분류됩니다.

수력 발전의 기본 원리는 무엇인가요?
수력 발전은 수압(수두)을 이용하여 수력 기계(터빈)를 회전시켜 물의 에너지를 기계 에너지로 변환하는 발전 방식입니다. 터빈의 회전을 이용하여 전기를 생산하는 발전기와 같은 다른 기계 장치를 연결하면, 이 기계 에너지가 전기 에너지로 변환됩니다. 따라서 수력 발전은 물의 위치 에너지를 기계 에너지로, 그리고 다시 전기 에너지로 변환하는 과정이라고 할 수 있습니다.
수력 자원 개발 방법과 수력 발전소의 기본 유형은 무엇인가요?
수리 자원 개발 방법은 집중 낙차에 따라 선택되며, 일반적으로 댐형, 수로 변경형, 혼합형의 세 가지 기본 방법이 있습니다.
(1) 댐형 수력발전소는 집중낙차와 일정저수용량을 갖추고 댐 근처에 위치한 하천수로에 건설된 수력발전소를 말한다.
(2) 물길전환 수력발전소는 저수지나 조절 설비 없이 하천의 자연적인 낙차를 최대한 활용하여 물을 전환하고 전기를 생산하는 수력발전소로서 하류 멀리 떨어진 곳에 위치한다.
(3) 하이브리드 수력 발전소는 댐 건설로 부분적으로 형성된 물의 낙차와 하천 수로의 자연 낙차를 부분적으로 이용하여 일정 저장 용량을 갖는 수력 발전소를 말하며, 발전소는 하류 하천 수로에 위치한다.
유량, 총 유출량, 연평균 유량은 무엇인가요?
유량은 단위 시간당 강(또는 수리 구조물)의 단면을 통과하는 물의 부피를 나타내며, 세제곱미터/초로 표시됩니다.
총 유출량은 수문학적 연도 동안 하천 구간을 통과하는 총 수량의 합을 의미하며, 10⁴m³ 또는 10⁸m³로 표시됩니다.
연평균 유량은 기존 수문학적 시계열을 기반으로 계산된 하천 구간의 연평균 유량(Q3/S)을 의미합니다.
소규모 수력 발전소 허브 프로젝트의 주요 구성 요소는 무엇입니까?
주요 구성 요소는 크게 네 가지입니다. 즉, 물을 가두는 구조물(댐), 홍수 방류 구조물(수로 또는 수문), 물길 변경 구조물(수압 조절 수직갱을 포함한 수로 또는 터널), 그리고 발전소 건물(방류수로 및 가압 펌프장 포함)입니다.
18. 유출수 수력 발전소란 무엇이며, 그 특징은 무엇입니까?
조절용 저수지가 없는 발전소를 유수식 수력 발전소라고 합니다. 이러한 유형의 수력 발전소는 하천의 연평균 유량과 확보 가능한 잠재 수두를 기준으로 설치 용량을 결정합니다. 건기에는 하천의 자연적인 흐름에 제약을 받아 발전량이 50% 미만으로 급격히 감소하거나 심지어 발전이 불가능한 경우도 있으며, 우기에는 많은 양의 물이 버려지게 됩니다.
19. 출력은 무엇인가요? 수력 발전소의 출력을 추정하고 발전량을 계산하는 방법은 무엇인가요?
수력 발전소에서 수력 발전기가 생산하는 전력을 출력이라고 하며, 하천의 특정 구간 유량의 출력은 해당 구간의 수력 에너지 자원을 나타냅니다. 유량 출력은 단위 시간당 수력 에너지의 양을 의미합니다. 방정식 N=9.81 η QH에서 Q는 유량(m³/s), H는 수두(m), N은 수력 발전소의 출력(W), η는 수력 발전기의 효율 계수입니다. 소규모 수력 발전소의 출력에 대한 근사 공식은 N=(6.0-8.0) QH입니다. 연간 발전량 공식은 E=NT이며, 여기서 N은 평균 출력, T는 연간 가동 시간입니다.
설치된 설비 용량의 연간 활용 시간은 몇 시간입니까?
수력 발전기 한 대가 1년 동안 최대 부하로 운전하는 평균 시간을 의미합니다. 이는 수력 발전소의 경제적 이익을 측정하는 중요한 지표이며, 소규모 수력 발전소는 연간 3,000시간 이상의 가동 시간을 확보해야 합니다.
21. 일일 조정, 주간 조정, 연간 조정 및 다년 조정이란 무엇입니까?
(1) 일일 조절: 24시간의 조절 기간을 두고 하루 밤낮 동안 유출수를 재분배하는 것을 말합니다.
(2) 주간 조정: 조정 기간은 1주일(7일)입니다.
(3) 연간 조절: 홍수기 동안 초과수의 일부만 저장할 수 있는 1년 동안의 유출수 재분배를 불완전 연간 조절(또는 계절 조절)이라고 합니다. 물 사용 요건에 따라 물을 버리지 않고 1년 동안 유입수를 완전히 재분배할 수 있는 능력을 연간 조절이라고 합니다.
(4) 다년 규제: 저수지 용량이 충분히 커서 여러 해 동안 저수지에 과잉수를 저장한 다음 이를 여러 건기에 걸쳐 연간 규제에 할당하는 경우 이를 다년 규제라고 합니다.
22. 강의 낙차는 얼마입니까?
사용되는 하천 구간의 두 단면 사이의 고도 차이를 낙차라고 하며, 하천의 발원지와 하구의 수면 사이의 고도 차이를 총 낙차라고 합니다.
23. 강수량, 강수 지속 시간, 강수 강도, 강수 면적, 강우 중심은 무엇입니까?
강수량은 특정 기간 동안 특정 지점이나 지역에 내리는 물의 총량을 밀리미터 단위로 나타낸 것입니다.
강수 지속 시간은 강수가 발생하는 기간을 의미합니다.
강수 강도는 단위 시간당 강수량을 나타내며, mm/h로 표시됩니다.
강수면적은 강수가 내리는 수평면적을 의미하며, 단위는 km²입니다.
강우 중심지란 강우가 집중되는 작은 지역을 말합니다.
24. 엔지니어링 투자 추정치란 무엇인가요? 엔지니어링 투자 추정치와 엔지니어링 예산은 무엇인가요?
공학예산은 프로젝트에 필요한 모든 건설 자금을 금액으로 집계한 기술적, 경제적 문서입니다. 예비설계예산은 예비설계 문서의 중요한 구성 요소이며 경제적 타당성을 평가하는 주요 근거입니다. 승인된 총예산은 국가에서 인정하는 기본 건설 투자의 중요한 지표이며, 기본 건설 계획 및 입찰 설계를 준비하는 기초 자료이기도 합니다. 공학투자추정은 타당성 조사 단계에서 이루어지는 투자 금액입니다. 공학예산은 건설 단계에서 이루어지는 투자 금액입니다.
수력 발전소의 주요 경제 지표는 무엇인가요?
(1) 단위 킬로와트 투자란 설치 용량 킬로와트당 필요한 투자를 말합니다.
(2) 단위 에너지 투자란 전력 1킬로와트시당 필요한 투자를 말합니다.
(3) 전기 요금은 전기 킬로와트시당 지불되는 요금입니다.
(4) 설치용량의 연간 이용시간은 수력발전소 설비의 이용 수준을 측정하는 지표이다.
(5) 전기의 판매 가격은 전력망에 판매되는 전기의 킬로와트시당 가격입니다.
수력 발전소의 주요 경제 지표는 어떻게 계산하나요?
수력 발전소의 주요 경제 지표는 다음 공식에 따라 계산됩니다.
(1) 단위 킬로와트 투자액 = 수력 발전소 건설 총 투자액 / 수력 발전소 총 설치 용량
(2) 단위 에너지 투자 = 수력 발전소 건설 총 투자액 / 수력 발전소의 연평균 발전량
(3) 설치 용량의 연간 이용 시간 = 연평균 발전량 / 총 설치 용량