Vannkraft skal konvertere vannenergien i naturlige elver til elektrisitet som folk kan bruke.Det er ulike energikilder som brukes i kraftproduksjon, som solenergi, vannkraft i elver og vindkraft generert av luftstrøm.Kostnaden for vannkraftproduksjon ved bruk av vannkraft er billig, og bygging av vannkraftverk kan også kombineres med andre vannvernprosjekter.Landet vårt er svært rikt på vannkraftressurser og forholdene er også meget gode.Vannkraft spiller en viktig rolle i oppbyggingen av samfunnsøkonomien.
Vannstanden oppstrøms i en elv er høyere enn vannstanden nedstrøms.På grunn av forskjellen i vannstanden i elven, genereres vannenergi.Denne energien kalles potensiell energi eller potensiell energi.Forskjellen mellom høyden på elvevannet kalles dråpen, også kalt vannstandsforskjellen eller vannhodet.Dette fallet er en grunnleggende betingelse for dannelsen av hydraulisk kraft.I tillegg avhenger størrelsen på hydraulisk kraft også av størrelsen på vannstrømmen i elven, som er en annen grunnbetingelse som er like viktig som fallet.Både fallet og strømmen påvirker hydraulikkkraften direkte;jo større vannvolumet av dråpen er, desto større er hydraulisk kraft;hvis fallet og vannmengden er relativt liten, vil ytelsen til vannkraftstasjonen bli mindre.
Fallet uttrykkes vanligvis i meter.Gradient er forholdet mellom fall og avstand, som kan indikere graden av dråpekonsentrasjon.Fallet er mer konsentrert, og bruken av hydraulisk kraft er mer praktisk.Dråpen som brukes av en vannkraftstasjon er differansen mellom oppstrøms vannoverflaten til vannkraftstasjonen og nedstrøms vannoverflaten etter å ha passert turbinen.
Strømning er mengden vann som renner i en elv per tidsenhet, og den uttrykkes i kubikkmeter i løpet av ett sekund.En kubikkmeter vann er ett tonn.Strømmen til en elv endres når som helst, så når vi snakker om strømmen, må vi forklare tidspunktet for det spesifikke stedet den renner.Strømmen endres veldig betydelig over tid.Elvene i landet vårt har generelt stor vannføring i regntiden sommer og høst, og relativt liten om vinteren og våren.Vanligvis er strømmen av elven relativt liten i oppstrøms;fordi sideelvene smelter sammen, øker nedstrømsstrømmen gradvis.Derfor, selv om oppstrømsfallet er konsentrert, er strømmen liten;nedstrømsstrømmen er stor, men fallet er relativt spredt.Derfor er det ofte mest økonomisk å utnytte hydraulisk kraft midt i elva.
Når du kjenner fallet og strømmen som brukes av en vannkraftstasjon, kan dens produksjon beregnes ved å bruke følgende formel:
N= GQH
I formelen kan N–effekt, i kilowatt, også kalles effekt;
Q–flow, i kubikkmeter per sekund;
H - fall, i meter;
G = 9,8 , er tyngdeakselerasjonen, enhet: Newton/kg
I henhold til formelen ovenfor beregnes den teoretiske kraften uten fradrag for tap.Faktisk, i prosessen med vannkraftproduksjon, har turbiner, overføringsutstyr, generatorer, etc. alle uunngåelige krafttap.Derfor bør den teoretiske effekten diskonteres, det vil si at den faktiske effekten vi kan bruke skal multipliseres med effektivitetskoeffisienten (symbol: K).
Den konstruerte effekten til generatoren i vannkraftstasjonen kalles merkeeffekten, og den faktiske effekten kalles den faktiske effekten.I prosessen med energitransformasjon er det uunngåelig å miste en del av energien.I prosessen med vannkraftproduksjon er det hovedsakelig tap av turbiner og generatorer (det er også tap i rørledninger).De ulike tapene i den landlige mikro-vannkraftstasjonen utgjør ca. 40-50 % av den totale teoretiske kraften, så produksjonen av vannkraftstasjonen kan faktisk bare bruke 50-60 % av den teoretiske kraften, det vil si at virkningsgraden er ca. 0,5-0,60 (hvorav turbineffektiviteten er 0,70-0,85 , effektiviteten til generatorer er 0,85 til 0,90, og effektiviteten til rørledninger og overføringsutstyr er 0,80 til 0,85).Derfor kan den faktiske effekten (ytelsen) til vannkraftstasjonen beregnes som følger:
K–virkningsgraden til vannkraftstasjonen, (0,5–0,6) brukes i grovberegningen av mikro-vannkraftstasjonen;denne verdien kan forenkles som:
N=(0,5~0,6)QHG Faktisk effekt=effektivitet×flyt×dråpe×9,8
Bruken av vannkraft er å bruke vannkraft til å drive en maskin, som kalles en vannturbin.For eksempel er det eldgamle vannhjulet i vårt land en veldig enkel vannturbin.De ulike hydrauliske turbinene som brukes i dag er tilpasset ulike spesifikke hydrauliske forhold, slik at de kan rotere mer effektivt og konvertere vannenergi til mekanisk energi.En annen type maskineri, en generator, er koblet til turbinen, slik at rotoren til generatoren roterer med turbinen for å generere elektrisitet.Generatoren kan deles i to deler: den delen som roterer med turbinen og den faste delen av generatoren.Den delen som er koblet til turbinen og roterer kalles rotoren til generatoren, og det er mange magnetiske poler rundt rotoren;en sirkel rundt rotoren er den faste delen av generatoren, kalt generatorens stator, og statoren er pakket inn med mange kobberspoler.Når mange magnetiske poler på rotoren roterer i midten av kobberspolene til statoren, genereres en strøm på kobbertrådene, og generatoren omdanner mekanisk energi til elektrisk energi.
Den elektriske energien som genereres av kraftstasjonen omdannes til mekanisk energi (elektrisk motor eller motor), lysenergi (elektrisk lampe), termisk energi (elektrisk ovn) og så videre av forskjellig elektrisk utstyr.
sammensetningen av vannkraftstasjonen
Sammensetningen av en vannkraftstasjon inkluderer: hydrauliske strukturer, mekanisk utstyr og elektrisk utstyr.
(1) Hydrauliske strukturer
Den har dammer (dammer), inntaksporter, kanaler (eller tunneler), trykkfortanker (eller reguleringstanker), trykkrør, kraftverk og bakløp, etc.
En dam (demning) er bygget i elven for å blokkere elvevannet og heve vannoverflaten for å danne et reservoar.På denne måten dannes det en konsentrert dråpe mellom vannoverflaten til magasinet på demningen (dammen) og vannoverflaten i elven under demningen, og deretter føres vannet inn i vannkraftverket ved bruk av vannrør. eller tunneler.I relativt bratte elver kan bruk av fordrøyningskanaler også danne en dråpe.For eksempel: Vanligvis er fallet per kilometer i en naturlig elv 10 meter.Hvis en kanal åpnes i den øvre enden av denne delen av elven for å introdusere elvevann, vil kanalen bli gravd ut langs elven, og hellingen av kanalen vil være flatere.Hvis fallet i kanalen gjøres per kilometer Det falt bare 1 meter, slik at vannet rant 5 kilometer i kanalen, og vannoverflaten falt kun 5 meter, mens vannet falt 50 meter etter å ha reist 5 kilometer i den naturlige kanalen. .På dette tidspunktet ledes vannet fra kanalen tilbake til kraftverket ved elva med vannrør eller tunnel, og det er et konsentrert fall på 45 meter som kan brukes til å generere strøm.Figur 2
Bruk av avledningskanaler, tunneler eller vannrør (som plastrør, stålrør, betongrør osv.) for å danne en vannkraftstasjon med konsentrert fall kalles en avledningskanal vannkraftstasjon, som er en typisk utforming av vannkraftverk. .
(2) Mekanisk og elektrisk utstyr
I tillegg til de nevnte hydrauliske arbeidene (dammer, kanaler, forplasser, trykkrør, verksteder), trenger vannkraftstasjonen også følgende utstyr:
(1) Mekanisk utstyr
Det er turbiner, regulatorer, portventiler, transmisjonsutstyr og ikke-genererende utstyr.
(2) Elektrisk utstyr
Det er generatorer, distribusjonskontrollpaneler, transformatorer og overføringslinjer.
Men ikke alle små vannkraftverk har de nevnte hydrauliske strukturene og mekanisk og elektrisk utstyr.Hvis vannhøyden er mindre enn 6 meter i lavvannkraftstasjonen, brukes vanligvis vannføringskanalen og vannkanalen med åpen kanal, og det er ingen trykkforbasseng og trykkvannsrør.For kraftstasjoner med liten strømforsyningsrekkevidde og kort overføringsavstand, benyttes direkte kraftoverføring og ingen transformator er nødvendig.Vannkraftverk med magasiner trenger ikke bygge demninger.Bruken av dype inntak, innerrør for demninger (eller tunneler) og overløp eliminerer behovet for hydrauliske konstruksjoner som overløp, inntaksporter, kanaler og trykkforbassenger.
For å bygge en vannkraftstasjon må det først og fremst utføres nøye kartleggings- og prosjekteringsarbeid.I prosjekteringsarbeidet er det tre prosjekteringsfaser: forprosjektering, teknisk prosjektering og konstruksjonsdetaljering.For å gjøre en god jobb i prosjekteringsarbeidet, er det først nødvendig å gjennomføre et grundig kartleggingsarbeid, det vil si å forstå de lokale naturlige og økonomiske forholdene – dvs. topografi, geologi, hydrologi, kapital og så videre.Riktigheten og påliteligheten til designet kan bare garanteres etter å ha mestret disse situasjonene og analysert dem.
Komponentene til små vannkraftverk har ulike former avhengig av type vannkraftverk.
3. Topografisk undersøkelse
Kvaliteten på det topografiske undersøkelsesarbeidet har stor innflytelse på ingeniøroppsettet og estimeringen av ingeniørkvantiteten.
Geologisk utforskning (forståelse av geologiske forhold) i tillegg til generell forståelse og forskning på geologien til vannskillet og langs elven, er det også nødvendig å forstå om fundamentet til maskinrommet er solid, noe som direkte påvirker sikkerheten til kraften. selve stasjonen.Når sperringen med et visst reservoarvolum først er ødelagt, vil det ikke bare skade selve vannkraftverket, men også forårsake enorme tap av liv og eiendom nedstrøms.
4. Hydrologisk test
For vannkraftstasjoner er de viktigste hydrologiske dataene registreringer av elvevannstand, vannføring, sedimentinnhold, isforhold, meteorologiske data og flomundersøkelsesdata.Størrelsen på elveløpet påvirker utformingen av utløpet til vannkraftstasjonen.Å undervurdere alvorlighetsgraden av flommen vil føre til skade på demningen;sedimentet som bæres av elva kan i verste fall raskt fylle reservoaret.For eksempel vil tilløpskanalen føre til at kanalen siler til, og det grovkornede sedimentet vil passere gjennom turbinen og forårsake slitasje på turbinen.Derfor må bygging av vannkraftstasjoner ha tilstrekkelige hydrologiske data.
Før vi bestemmer oss for å bygge en vannkraftstasjon, må vi derfor først undersøke retningen for den økonomiske utviklingen i kraftforsyningsområdet og fremtidig etterspørsel etter elektrisitet.Estimer samtidig situasjonen for andre kraftkilder i utbyggingsområdet.Først etter forskning og analyse av situasjonen ovenfor kan vi bestemme om vannkraftstasjonen må bygges og hvor stor skalaen skal være.
Generelt er formålet med vannkraftundersøkelsesarbeid å gi nøyaktig og pålitelig grunnleggende informasjon som er nødvendig for prosjektering og bygging av vannkraftverk.
5. Generelle vilkår for tomtevalg
De generelle betingelsene for å velge et nettsted kan forklares fra følgende fire aspekter:
(1) Det valgte stedet skal være i stand til å utnytte vannenergi på den mest økonomiske måten og overholde prinsippet om kostnadsbesparelse, det vil si at etter at kraftstasjonen er ferdig, blir det brukt minst penger og mest strøm generert .Det kan vanligvis måles ved å estimere den årlige kraftproduksjonsinntekten og investeringen i byggingen av stasjonen for å se hvor lang tid den investerte kapitalen kan gjenvinnes.Imidlertid er de hydrologiske og topografiske forholdene forskjellige på forskjellige steder, og strømbehovet er også forskjellige, så byggekostnaden og investeringen bør ikke begrenses av visse verdier.
(2) De topografiske, geologiske og hydrologiske forholdene på det valgte stedet bør være relativt overlegne, og det bør være muligheter i utforming og konstruksjon.Ved bygging av små vannkraftverk bør bruken av byggematerialer være i samsvar med prinsippet om "lokale materialer" så mye som mulig.
(3) Det er påkrevd at det valgte stedet ligger nær strømforsynings- og prosessområdet så mye som mulig for å redusere investeringene i kraftoverføringsutstyr og tap av kraft.
(4) Ved valg av sted bør eksisterende hydrauliske strukturer brukes så mye som mulig.Vanndråpen kan for eksempel brukes til å bygge en vannkraftstasjon i en vanningskanal, eller en vannkraftstasjon kan bygges ved siden av et vanningsreservoar for å generere strøm fra vanningsstrømmen, og så videre.Fordi disse vannkraftverkene kan oppfylle prinsippet om å generere strøm når det er vann, er deres økonomiske betydning mer åpenbar.
Innleggstid: 19. mai 2022
