Mažosios hidroelektrinės – tipai ir projektai

Hidroelektrinės yra tarpusavyje sujungtų komponentų rinkinys, skirtas energijai (kinetinei ir potencialinei) paversti elektros energija arba atvirkščiai.

Pagal esamą klasifikaciją mažieji yra hidroelektrinės (HE) galia iki 10-15 MW, įskaitant:

• mažosios hidroelektrinės – nuo ​​1 iki 10 MW.

• mini hidroelektrinės - nuo 0,1 iki 1 MW.

• mikrohidroelektrinė – iki 0,1 MW galios.

Srovė ir aukštis vaidina lemiamą vaidmenį hidroelektrinės pajėgumuose. Srautas ir slėgis reguliuojami naudojant vandens tiekimą, iš anksto sukauptą viršutinėje vandens dalyje. Kuo daugiau vandens rezervuare, tuo didesnis slėgio vandens lygis ir, atitinkamai, galva.

Hidroenergetikoje naudojamas hidroenergijos potencialo šaltinis yra didelės vidutinės ir mažos upės, drėkinimo ir vandens tiekimo sistemos, šlaitų nuotėkis ir nuolatinis sniegas.HE daugiausia skiriasi viena nuo kitos tuo, kaip sukuria slėgį, srauto reguliavimo laipsniu, sumontuotos pagrindinės įrangos tipu, vandens srauto naudojimo sudėtingumu (vieno ar daugiafunkcio) ir kt.

Mažosios hidroelektrinės (mažosios hidroelektrinės) atlieka ypač svarbų vaidmenį tiekiant elektrą autonominiams vartotojams, išsibarsčiusiems toli nuo elektros linijų. Straipsnyje aptariami bendri projektai, kuriuose naudojama mažų upelių energija.

Dabartinės aplinkos naudojimo sąranka parodyta Fig. 1 a. Jis veikia taip. Kai vertikalias mentes 1 veikia tekanti terpė, atsiranda hidrodinaminė jėga, kuri varo balasto ratlankius. Per kinematinę jungtį 3 atrama perduoda sukimo momentą generatoriaus velenui, o pats generatorius lieka nejudantis. Ši hidroelektrinė veikia žemumose, kurių dydis ir energija lemia jos pajėgumą.

Ryžiai. 1. Plokščiosios hidroelektrinės veikimo schemos: a) plokščioji hidroelektrinė, b) b) hidroelektrinė.

Hidroelektrinė (1 pav., b) judėdama naudoja skysčio energiją sparnuotės 6 pagalba. Darbaratyje 1 yra velenas ir ant jo esančios mentelės. Instaliacija montuojama ant rėmo 7, pritvirtinto ant pontonų 6. Mentės, statmenai pasvirusios vandens tekėjimo krypčiai, rato 4 pagalba keičia savo orientaciją į srautą.

Vienas iš ašmenų yra pagamintas iš susipynusių vidinių ir išorinių dalių kompozito, turintis skersinę jungtį, esančią kampu ašies atžvilgiu, ir yra susilpnintas tarp dalių esančia elastine trinkele ir elastine jungtimi.Elastinga jungtis yra sudaryta iš plokščių paketo, nukreipto į terpės srautą, įvairaus ilgio, prigludusių prie ašmenų ir besiliečiančių su jo išorine dalimi. Prietaisas orientuotas į plokščią vandens srovę. Taikomosios elektros energijos gamybos mašinos gali būti sinchroninio ir asinchroninio tipo.

Pavaizduotame pav. 2, skysčio srautas iš valdymo vožtuvo 1 pakaitomis nukreipiamas į 2 ir 3 kameras ir atvirkščiai.

Ryžiai. 2. Turbina sifono srauto kelyje

Skysčio sukamasis judėjimas kamerose sukelia oro svyravimus ir jų perpildymą vamzdynais 4 ir 6, įjungus turbiną 5 ir prie jos prijungtą generatorių. Siekiant pagerinti viso įrenginio efektyvumą, jis montuojamas sifono srauto trajektorijoje. Būtinos sąlygos veikti be problemų yra tekantis skystis, švarus, be didelių frakcijų. Šiam įrengimui reikalingas šiukšliadėžės.

16 kW galios plūduriuojanti vandens turbina (3 pav.) skirta srauto kinetinę energiją paversti mechanine, o vėliau – elektros energija. Turbina yra pailgas apskritas elementas, pagamintas iš lengvos (lengvesnės už vandenį) medžiagos su sraigtiniais pelekais paviršiuje. Elementas iš abiejų pusių pakabinamas strypais, kurie perduoda sukimo momentą generatoriui.

Fig. 3. Plaukiojanti vandens turbina

Hidraulinė jėgainė (4 pav.) skirta elektros energijai gaminti per mini generatorių, kuris sukamas begaliniu pavaros diržu 1 su ant jo esančiais vandens kibirais 2. Diržas 1 su kaušais 2 sumontuotas ant rėmo. 3 gali būti nešiojamas ant bangų. Rėmas 3 pritvirtintas prie atramos 4, ant kurios yra generatorius 5.

Kaušai yra juostos išorėje, atviromis pusėmis atsuktos į horizontalią vandens tekėjimo kryptį.Kaušų skaičius nustatomas pagal generatoriaus sukimosi užtikrinimo sąlygą. Galimas „kopėčių“ tipo įrenginio su pritvirtintomis mentėmis naudojimo variantas.

Ryžiai. 4. Diržo ir kaušo surinkimas

Srovių kinetinės energijos panaudojimo įtaisas susideda iš vandenyje priešinguose krantuose išsidėsčiusių vertikalių cilindrų, ant kurių uždedamas volelis (5 pav.).

Ryžiai. 5. Mikro užtvankos įrengimas

Ašmenys montuojami tarp viršutinės ir apatinės volo ašių. Dėl atakos kampo tarp mentelių ir greičio vektoriaus tekantis vanduo varo cilindrus, o per ritinėlį – generatorių, kuris generuoja elektrą.

Srauto energijos panaudojimo įtaisas susideda iš sparnuotės 1, esančios vertikaliai vandens sraute, su atverčiamomis mentelėmis 2 ant viršutinių 1 ir apatinių 3 ratlankių (6 pav.). Viršutinė briauna 1 yra sujungta su generatoriumi 4. Mentelių 2 padėtį reguliuoja pats srautas: statmenai priekiniam srautui ir lygiagrečiai judėjimui prieš srovę.

Ryžiai. 6. Prietaisas, paverčiantis vandens tekėjimo energiją

Movinė mikrohidroelektrinė 1 kW (MHES-1) susideda iš voverės rato formos turbinos 1, kreipiamosios mentės 2, lankstaus vamzdyno 3, kurio skersmuo 150 mm, vandens siurbimo įrenginio 4, generatorius 5, valdymo blokas 6 ir rėmas 7 (7 pav.).

Ryžiai. 7. Įvorė mikro hidroelektrinė 1 kW

Šio MicroHPP veikimas atliekamas taip: vandens paėmimo įtaisas 4 koncentruoja hidraulinę terpę ir per dujotiekį 3 užtikrina aukščio skirtumą tarp viršutinio vandens lygio ir darbinės turbinos 1, tam tikro hidraulinio skysčio slėgio sąveika. su turbina pastarąjį varo besisukdamas.Turbinos 1 sukimo momentas perduodamas elektros generatoriui.

Sifoninė hidroelektrinė (8 pav.) naudojama ten, kur 1,75 m aukštyje nuo užtvankos arba dėl gamtinių sąlygų nukrito hidraulinis skystis.

Ryžiai. 8. Sifono hidraulinis mazgas

Šių įrenginių veikimas yra toks: hidraulinio skysčio pratekėjimas per turbiną 1 kyla per užtvankos keterą, pav. 9, sukimo momentas per veleną 2 ir diržinę pavarą 3 perduodamas į elektros generatorių 4. Panaudota skystoji terpė patenka į atgalinį vandenį per besiplečiančią vandens liniją.

Žemo slėgio mikrohidroelektrinė (9 pav.) veikia, kai vardinis skysčio kolonėlės aukštis yra ne mažesnis kaip H = 1,5 m. Sumažėjus nukrypimui, mažėja išėjimo galia. Rekomenduojamas kritimo aukštis – 1,4-1,6 m.

Ryžiai. 9. Žemo slėgio hidroelektrinė

Veikimo principas pagrįstas hidraulinio skysčio sąveika su potencialia energija, kuri paverčiama sukamąja, o vėliau į elektrinę formą. Siurbimo įrenginyje 1 skystis patenka į turbiną 2, skystis iš anksto susukamas ir, toliau skverbdamasis į atšaką dėl krintančio skysčio, sąveikauja su turbinos 2 mentėmis, paverčia skysčio kinetinę energiją į sukimo momentas ant veleno 3, tada į elektros generatorių.

Žemo slėgio stoties svoris yra 16 kg, kai galia P = 200 W. Propelerinis pusiau tiesioginis hidroelektros keitiklis susideda iš slėginio vamzdyno 1, kreipiamojo tinklelio 2, sraigto turbinos 3, suapvalinto išleidimo kanalo 4, sukimo momento. transmisijos velenas 5 ir elektros generatorius 6 (10 pav.).

Ryžiai. 10. Pusiau tiesioginio srauto keitiklis

Šios konstrukcijos elektros galia yra 1-10 kW, o aukščio skirtumas Nm = 2,2-5,7 m Vandens suvartojimas QH = 0,05-0,21 m 3 m / s. Aukšciu skirtumas Nm = 2,2-5,7 m.Turbinos sukimosi greitis bus wn = 1000 aps./min.

Kapsulinis hidraulinis keitiklis 2PEDV-22-219 elektros variklio pagrindu (11 pav.) veikia panašiai kaip ir ankstesnė hidroelektrinė, kurios aukštis H = 2,5-6,3 m ir vandens srautas Q = 0,005-0,14 m 3 / s. Elektros galia 1-5 kW. Vandens turbinų skersmuo nuo 0,2 iki 0,254 m Hidraulinio rato skersmuo Dk = 0,35-0,4 m.

Ryžiai. 11. Kapsulinė mikrohidroelektrinė

Tiesioginio srauto hidraulinis keitiklis (12 pav.) susideda iš sraigto turbinos 1, kreipiamojo tinklelio 2, sukimo momento perdavimo veleno 3, elektros generatoriaus 4, išmetimo vamzdyno 5. Jis veikia naudojant slėginį vamzdyną.

Ryžiai. 12. Tiesioginio srauto hidraulinis keitiklis

Hidrokonverteris (13 pav.) skirtas greitai judančios skystos terpės energijai paversti elektros energija.

Ryžiai. 13. Hidraulinis energijos keitiklis greitam vandens tekėjimui

Jį sudaro sraigto turbina 1, esanti kapsulėje 2 ir sumontuota ant vandens srovių, vadinamų „greitomis srovėmis“. Kapsulė yra kreipiamojoje mentėje 4, kuri sumontuota skystosios terpės viduje. Sukimo momentas iš turbinos perduodamas į veleną 5, o po to į elektros generatorių 6.