Quais são os parâmetros de funcionamento de uma turbina hidráulica?
Os parâmetros básicos de funcionamento de uma turbina hidráulica incluem altura de queda, vazão, velocidade, potência de saída e eficiência.
A altura de queda d'água de uma turbina refere-se à diferença na energia do fluxo de água por unidade de peso entre a seção de entrada e a seção de saída da turbina, expressa em H e medida em metros.
A vazão de uma turbina hidráulica refere-se ao volume de água que passa pela seção transversal da turbina por unidade de tempo.
A velocidade da turbina refere-se ao número de vezes que o eixo principal da turbina gira por minuto.
A potência de saída de uma turbina hidráulica refere-se à potência gerada na extremidade do eixo da turbina.
A eficiência da turbina refere-se à relação entre a potência de saída da turbina e a vazão de água produzida.
Quais são os tipos de turbinas hidráulicas?
As turbinas hidráulicas podem ser divididas em duas categorias: tipo contra-ataque e tipo impulso. A turbina contra-ataque inclui seis tipos: turbina de fluxo misto (HL), turbina de fluxo axial com pás fixas (ZD), turbina de fluxo axial com pás fixas (ZZ), turbina de fluxo inclinado (XL), turbina de fluxo contínuo com pás fixas (GD) e turbina de fluxo contínuo com pás fixas (GZ).
Existem três tipos de turbinas de impulso: turbinas do tipo pá (tipo cortador) (CJ), turbinas do tipo inclinado (XJ) e turbinas do tipo duplo toque (SJ).
3. O que são turbinas de contra-ataque e turbinas de impulso?
Uma turbina hidráulica que converte a energia potencial, a energia de pressão e a energia cinética do fluxo de água em energia mecânica sólida é chamada de turbina hidráulica de contra-ataque.
Uma turbina hidráulica que converte a energia cinética do fluxo de água em energia mecânica sólida é chamada de turbina de impulso.
Quais são as características e o âmbito de aplicação das turbinas de fluxo misto?
Uma turbina de fluxo misto, também conhecida como turbina Francis, tem o fluxo de água entrando no rotor radialmente e saindo geralmente axialmente. As turbinas de fluxo misto têm uma ampla gama de aplicações em relação à altura da queda d'água, estrutura simples, operação confiável e alta eficiência. É um dos tipos de turbinas hidráulicas mais utilizados atualmente. A faixa de altura de queda d'água aplicável é de 50 a 700 metros.
Quais são as características e o âmbito de aplicação da turbina hidráulica rotativa?
Na turbina de fluxo axial, o fluxo de água na área do impulsor é axial, e a mudança de fluxo de água de radial para axial ocorre entre as pás guia e o impulsor.
A estrutura da hélice fixa é simples, mas sua eficiência diminui drasticamente quando as condições se desviam do projeto. É adequada para usinas hidrelétricas com baixa potência e pequenas variações na altura da queda d'água, geralmente entre 3 e 50 metros. A estrutura da hélice rotativa é relativamente complexa. Ela permite o ajuste duplo das pás e das palhetas guia, coordenando a rotação das pás e das palhetas guia, ampliando a faixa de operação na zona de alta eficiência e apresentando boa estabilidade operacional. Atualmente, a faixa de altura da queda d'água aplicada varia de alguns metros a 50-70 metros.
Quais são as características e o âmbito de aplicação das turbinas hidráulicas de caçamba?
Uma turbina hidráulica tipo caçamba, também conhecida como turbina de Pétion, funciona impactando as pás da turbina na direção tangencial à circunferência da turbina com o jato proveniente do bocal. A turbina hidráulica tipo caçamba é utilizada em grandes quedas d'água, sendo os modelos de caçamba pequena usados para quedas de 40 a 250 m e os modelos de caçamba grande para quedas de 400 a 4500 m.
7. Quais são as características e o âmbito de aplicação da turbina inclinada?
A turbina hidráulica inclinada produz um jato a partir do bocal que forma um ângulo (geralmente de 22,5 graus) com o plano do rotor na entrada. Este tipo de turbina hidráulica é utilizado em pequenas e médias centrais hidrelétricas, com uma queda d'água adequada inferior a 400 m.
Qual é a estrutura básica de uma turbina hidráulica tipo balde?
A turbina hidráulica tipo caçamba possui os seguintes componentes de sobrecorrente, cujas principais funções são as seguintes:
(l) O bocal é formado pelo fluxo de água do tubo de pressão a montante que passa pelo bocal, formando um jato que impacta o impulsor. A energia de pressão do fluxo de água dentro do bocal é convertida em energia cinética do jato.
(2) A agulha altera o diâmetro do jato pulverizado pelo bocal ao mover a agulha, alterando assim também a taxa de fluxo de entrada da turbina de água.
(3) A roda é composta por um disco e várias pás fixadas nele. O jato se dirige para as pás e transfere sua energia cinética para elas, fazendo com que a roda gire e realize trabalho.
(4) O defletor está localizado entre o bocal e o impulsor. Quando a turbina reduz repentinamente a carga, o defletor desvia rapidamente o jato em direção à pá. Nesse ponto, a agulha se fecha lentamente para uma posição adequada à nova carga. Após o bocal se estabilizar na nova posição, o defletor retorna à posição original do jato e se prepara para a próxima ação.
(5) A carcaça permite que o fluxo de água completo seja descarregado suavemente a jusante, e a pressão dentro da carcaça é equivalente à pressão atmosférica. A carcaça também é usada para suportar os mancais da turbina hidráulica.
9. Como ler e entender a marca de uma turbina hidráulica?
De acordo com a norma JBB84-74 “Regras para a designação de modelos de turbinas” na China, a designação da turbina consiste em três partes, separadas por um hífen (“-”) entre cada uma delas. O símbolo na primeira parte é a primeira letra do Pinyin chinês para o tipo de turbina hidráulica, e os numerais arábicos representam a velocidade específica característica da turbina. A segunda parte consiste em duas letras do Pinyin chinês, a primeira representando o formato do eixo principal da turbina hidráulica e a segunda representando as características da câmara de admissão. A terceira parte é o diâmetro nominal da roda em centímetros.
Como são especificados os diâmetros nominais dos vários tipos de turbinas hidráulicas?
O diâmetro nominal de uma turbina de fluxo misto é o diâmetro máximo na borda de entrada das pás do impulsor, que é o diâmetro na interseção do anel inferior do impulsor com a borda de entrada das pás.
O diâmetro nominal das turbinas de fluxo axial e inclinado é o diâmetro interno da câmara do impulsor, na intersecção do eixo da pá do impulsor com a câmara do impulsor.
O diâmetro nominal de uma turbina hidráulica tipo caçamba é o diâmetro do círculo primitivo no qual o rotor é tangente à linha principal do jato.
Quais são as principais causas de cavitação em turbinas hidráulicas?
As causas da cavitação em turbinas hidráulicas são relativamente complexas. Geralmente, acredita-se que a distribuição de pressão dentro do rotor da turbina seja irregular. Por exemplo, se o rotor estiver instalado muito acima do nível da água a jusante, o fluxo de água em alta velocidade que passa pela área de baixa pressão tende a atingir a pressão de vaporização e produzir bolhas. Quando a água flui para a zona de alta pressão, devido ao aumento da pressão, as bolhas se condensam e as partículas do fluxo de água colidem em alta velocidade em direção ao centro das bolhas para preencher as lacunas geradas pela condensação, gerando assim um grande impacto hidráulico e efeitos eletroquímicos, causando a erosão das pás, resultando em corrosão por pite e poros alveolares, podendo até mesmo ser perfuradas e formar furos.
Quais são as principais medidas para prevenir a cavitação em turbinas hidráulicas?
A cavitação em turbinas hidráulicas tem como consequência a geração de ruído, vibração e uma queda acentuada na eficiência, o que leva à erosão das pás, à formação de pitting e poros alveolares, e até mesmo à formação de furos por penetração, resultando em danos à unidade e impossibilidade de operação. Portanto, devem ser feitos esforços para evitar a cavitação durante a operação. Atualmente, as principais medidas para prevenir e reduzir os danos causados pela cavitação incluem:
(l) Projetar adequadamente o rotor da turbina para reduzir o coeficiente de cavitação da turbina.
(2) Melhorar a qualidade de fabricação, garantir a forma geométrica correta e a posição relativa das lâminas e prestar atenção às superfícies lisas e polidas.
(3) Utilização de materiais anticavitação para reduzir os danos causados pela cavitação, como rodas de aço inoxidável.
(4) Determinar corretamente a elevação de instalação da turbina de água.
(5) Melhorar as condições de operação para evitar que a turbina opere com baixa queda e baixa carga por um longo período. Normalmente, não é permitido que turbinas hidráulicas operem com baixa potência (como abaixo de 50% da potência nominal). Para usinas hidrelétricas com múltiplas unidades, deve-se evitar a operação prolongada com baixa carga e sobrecarga de uma única unidade.
(6) A manutenção oportuna e a atenção devem ser dadas à qualidade do polimento da soldagem de reparo para evitar o desenvolvimento maligno de danos por cavitação.
(7) Utilizando um dispositivo de fornecimento de ar, o ar é introduzido no tubo de água de cauda para eliminar o vácuo excessivo que pode causar cavitação.
Como são classificadas as centrais elétricas de grande, médio e pequeno porte?
De acordo com as normas departamentais vigentes, as usinas com capacidade instalada inferior a 50.000 kW são consideradas de pequeno porte; as de médio porte, com capacidade instalada entre 50.000 e 250.000 kW; e as de grande porte, com capacidade instalada superior a 250.000 kW.
Qual é o princípio básico da geração de energia hidrelétrica?
A geração de energia hidrelétrica consiste na utilização da energia hidráulica (com a queda d'água) para acionar máquinas hidráulicas (turbinas), convertendo a energia da água em energia mecânica. Se outro tipo de máquina (gerador) for conectado à turbina para gerar eletricidade à medida que ela gira, a energia mecânica é então convertida em energia elétrica. Em outras palavras, a geração de energia hidrelétrica é o processo de conversão da energia potencial da água em energia mecânica e, posteriormente, em energia elétrica.
Quais são os métodos de desenvolvimento de recursos hídricos e os tipos básicos de usinas hidrelétricas?
Os métodos de desenvolvimento de recursos hídricos são selecionados de acordo com a queda de concentração, e geralmente existem três métodos básicos: tipo barragem, tipo desvio e tipo misto.
(1) Uma central hidroelétrica do tipo barragem refere-se a uma central hidroelétrica construída num canal fluvial, com uma queda concentrada e uma determinada capacidade de reservatório, e localizada perto da barragem.
(2) Uma central hidroelétrica de desvio de água refere-se a uma central hidroelétrica que utiliza totalmente a queda natural do rio para desviar água e gerar eletricidade, sem reservatório ou capacidade de regulação, e está localizada num rio distante a jusante.
(3) Uma central hidroelétrica híbrida refere-se a uma central hidroelétrica que utiliza uma queda de água, parcialmente formada pela construção de barragens e parcialmente utilizando a queda natural de um canal fluvial, com uma determinada capacidade de armazenamento. A central está localizada a jusante do canal fluvial.
O que são vazão, escoamento total e vazão média anual?
A taxa de fluxo refere-se ao volume de água que passa pela seção transversal de um rio (ou estrutura hidráulica) por unidade de tempo, expresso em metros cúbicos por segundo;
O escoamento total refere-se à soma do fluxo total de água através do trecho de um rio em um ano hidrológico, expresso em 104m3 ou 108m3;
A vazão média anual refere-se à vazão média anual Q3/S de um trecho de rio, calculada com base em séries hidrológicas existentes.
Quais são os principais componentes de um projeto de um pequeno centro de energia hidrelétrica?
Consiste principalmente em quatro partes: estruturas de retenção de água (barragens), estruturas de descarga de cheias (vertedouros ou comportas), estruturas de desvio de água (canais ou túneis de desvio, incluindo poços de regulação de pressão) e edifícios da central elétrica (incluindo canais de jusante e estações elevatórias).
18. O que é uma central hidroelétrica de fio d'água? Quais são as suas características?
Uma central elétrica sem reservatório de regulação é chamada de central hidrelétrica de fio d'água. Esse tipo de central seleciona sua capacidade instalada com base na vazão média anual do leito do rio e na queda d'água potencial que pode atingir. A geração de energia durante a estação seca diminui drasticamente, para menos de 50%, e às vezes chega a ser nula, devido à limitação imposta pela vazão natural do rio, enquanto que, durante a estação chuvosa, há um grande volume de água desperdiçada.
19. O que é produção? Como estimar a produção e calcular a geração de energia de uma usina hidrelétrica?
Em uma usina hidrelétrica, a energia gerada pela unidade geradora hidráulica é chamada de potência de saída, e a potência de saída de um determinado trecho de um rio representa os recursos energéticos hídricos desse trecho. A potência de saída refere-se à quantidade de energia hídrica por unidade de tempo. Na equação N = 9,81 η QH, Q é a vazão (m³/s); H é a altura da queda d'água (m); N é a potência de saída da usina hidrelétrica (W); η é o coeficiente de eficiência do gerador hidrelétrico. A fórmula aproximada para a potência de saída de pequenas usinas hidrelétricas é N = (6,0 - 8,0) QH. A fórmula para a geração anual de energia é E = NT, onde N é a potência de saída média; T é o número de horas de utilização anual.
Qual é o número de horas de utilização anual da capacidade instalada?
Refere-se ao tempo médio de operação em plena carga de uma unidade geradora hidrelétrica ao longo de um ano. É um indicador importante para medir os benefícios econômicos das usinas hidrelétricas, e as pequenas usinas hidrelétricas devem ter uma taxa de utilização anual superior a 3.000 horas.
21. O que são ajuste diário, ajuste semanal, ajuste anual e ajuste plurianual?
(1) Regulação diária: refere-se à redistribuição do escoamento durante o dia e a noite, com um período de regulação de 24 horas.
(2) Ajuste semanal: O período de ajuste é de uma semana (7 dias).
(3) Regulação anual: A redistribuição do escoamento dentro de um ano, onde apenas uma parte do excesso de água durante a época das cheias pode ser armazenada, é chamada de regulação anual incompleta (ou regulação sazonal); A capacidade de redistribuir totalmente a água que entra no ano de acordo com os requisitos de uso da água sem a necessidade de abandono de água é chamada de regulação anual.
(4) Regulação plurianual: Quando o volume do reservatório é suficientemente grande para armazenar o excesso de água durante muitos anos no reservatório e depois alocá-lo para vários anos secos para regulação anual, é chamado de regulação plurianual.
22. O que é a queda de um rio?
A diferença de elevação entre as duas seções transversais do trecho do rio que está sendo utilizado é chamada de queda; a diferença de elevação entre as superfícies da água na nascente e na foz do rio é chamada de queda total.
23. Quais são a precipitação, a duração da precipitação, a intensidade da precipitação, a área de precipitação e o centro da tempestade?
A precipitação é a quantidade total de água que cai em um determinado ponto ou área durante um certo período de tempo, expressa em milímetros.
A duração da precipitação refere-se ao período em que a precipitação ocorre.
A intensidade da precipitação refere-se à quantidade de precipitação por unidade de tempo, expressa em mm/h.
A área de precipitação refere-se à área horizontal coberta pela precipitação, expressa em km².
O centro da tempestade refere-se a uma pequena área local onde a tempestade está concentrada.
24. O que é uma estimativa de investimento em engenharia? Estimativa de investimento em engenharia e orçamento de engenharia?
O orçamento de engenharia é um documento técnico-econômico que reúne todos os recursos necessários para a construção de um projeto, em termos monetários. O orçamento do projeto preliminar é um componente importante dos documentos do projeto preliminar e a principal base para avaliar a racionalidade econômica. O orçamento global aprovado é um importante indicador reconhecido pelo Estado para o investimento básico em construção, sendo também a base para a elaboração dos planos básicos de construção e dos projetos de licitação. A estimativa de investimento em engenharia é o montante investido durante a fase de estudo de viabilidade. O orçamento de engenharia é o montante investido durante a fase de construção.
Quais são os principais indicadores econômicos das usinas hidrelétricas?
(1) O investimento por quilowatt-unidade refere-se ao investimento necessário por quilowatt de capacidade instalada.
(2) O investimento energético unitário refere-se ao investimento necessário por quilowatt-hora de eletricidade.
(3) O custo da eletricidade é a taxa paga por quilowatt-hora de eletricidade.
(4) As horas anuais de utilização da capacidade instalada são uma medida do nível de utilização dos equipamentos da central hidroelétrica.
(5) O preço de venda da eletricidade é o preço por quilowatt-hora de eletricidade vendida à rede.
Como calcular os principais indicadores econômicos de usinas hidrelétricas?
Os principais indicadores econômicos das usinas hidrelétricas são calculados de acordo com a seguinte fórmula:
(1) Investimento em quilowatts unitários = investimento total na construção de usinas hidrelétricas / capacidade instalada total da usina hidrelétrica
(2) Investimento unitário em energia = investimento total na construção de usinas hidrelétricas / geração média anual de energia da usina hidrelétrica
(3) Horas de utilização anual da capacidade instalada = geração média anual de energia / capacidade instalada total
Data da publicação: 28/10/2024
