Vandens srauto energijos panaudojimas, hidroelektrinių (HE) hidraulinių konstrukcijų įtaisas

Teka vandens energija

Vandens srauto energiją (potencialą) lemia du dydžiai: tekančio vandens kiekis ir jo kritimo į žiotis aukštis.

Natūralioje būsenoje upės tėkmės energija eikvojama kanalo erozijai, dirvožemio dalelių pernešimui, trinčiai krantuose ir dugne.

Tokiu būdu vandens srauto energija pasiskirsto visame sraute, nors ir netolygiai — priklausomai nuo dugno nuolydžių ir antrinio vandens tėkmės greičio. Norint panaudoti srauto energiją tam tikroje srityje, reikia ją sutelkti vienoje atkarpoje – vienoje rikiuotėje.

Kartais tokią koncentraciją gamta sukuria krioklių pavidalu, tačiau dažniausiai ji turi būti sukurta dirbtinai, padedant hidraulinės konstrukcijos.

Itaipu hidroelektrinė yra didžiausia pasaulyje hidroelektrinė, gaminanti elektrą

Energija sutelkta statybvietėje hidroelektrinės (HE) du keliai:

• užtvanka, blokuojanti upę ir pakelianti vandenį baseine prieš srovę – prieš srovę N metrų nuo baseino lygio pasroviui – pasroviui. Prieš srovę ir pasroviui lygių H skirtumas vadinamas galva. Hidroelektrinės, kuriose galvą sukuria užtvanka, vadinamos beveik užtvanka ir dažniausiai statomos ant plokščių upių;

• naudojant specialų apėjimo kanalą — išvedimo kanalą. Išvedimo stotys daugiausia statomos kalnuotose vietovėse. Nukreipimo kanalas turi labai mažą nuolydį, todėl jo gale beveik visiškai susikaupia visa kanalo apsupta upės atkarpa.

Srauto jėga išlygiuojant konstrukciją nustatomas pagal vandens kiekį, praeinantį pro vartus per vieną sekundę, Q ir aukštį H. Jei Q matuojamas m3/sek, o H metrais, tai srautas ruože bus lygus:

Pp = 9,81 * Q* 3 kW.

Tik dalis šios galios, lygi įrenginio naudingumo koeficientui, bus panaudota hidroelektrinės elektros generatoriuose. Todėl elektrinės galia aukštyje H ir vandens srautas per turbinas Q bus:

P = 9,81*B* H* efektyvumas kW.

Hidroelektrinės mašinų skyrius

Realiomis hidroelektrinių veikimo sąlygomis dalis vandens gali būti išleista už turbinų.

Upelių energija buvo naudojama šimtmečius. Plačiai panaudoti vandens energiją tapo įmanoma tik XIX amžiaus pabaigoje, kai ji buvo išrasta elektros transformatorius ir sukūrė trifazė kintamosios srovės sistema... Galimybė perduoti energiją dideliais atstumais leido panaudoti galingiausių vandens srovių energiją.

Kinijos Trijų tarpeklių hidroelektrinė, esanti prie Jangdzės upės, yra didžiausia pasaulyje pagal įrengtus pajėgumus.

Hidroelektrinių hidrotechninių įrenginių sudėtis ir išdėstymas

Užtvankos hidroelektrinės konstrukcijų bloko struktūra paprastai apima:

• užtvankos galva. Užtvankos aukštupyje priklausomai nuo topografinių sąlygų ir užtvankos aukščio susidaro didesnio ar mažesnio tūrio rezervuaras, kuris pagal apkrovos grafiką reguliuoja vandens tekėjimą per turbinas;

• hidroelektrinis pastatas;

• latakai, turintys skirtingą paskirtį ir atitinkamai skirtingą konstrukciją: išleisti vandens perteklių, kuris nepanaudojamas turbinose, pavyzdžiui, potvynių (perpildymo) metu; vandens horizonto pažeminimui perpildymo vandenyse, kuris kartais reikalingas, pavyzdžiui, remontuojant hidrotechnikos įrenginius (drenažą); vandens paskirstymui tarp vandens vartotojų (vandens paėmimo įrenginių);

• transporto priemonės — laivybai tinkami šliuzai, suteikiantys laivybai upe, lentynos ir plaustai mediniams plaustais;

• žuvų praėjimo įrenginiai.

Skyrius apie hidroelektrinės pastatą

Būdingos darinių hidroelektrinės struktūros — nukreipimo kanalas ir vamzdynas iš kanalo į turbinas.

Pagrindinė vertybė, techniškai atsakingiausia ir brangiausia hidroelektrinių bloko grandis – užtvanka. Vandens praėjimo keliu išskiriamos užtvankos:

• kurčiaskurie neleidžia vandeniui praeiti;

• išsiliejimaskuriame vanduo išsilieja per užtvankos keterą;

• skydinė lentakurios įleidžia vandenį atidarius skydus (vartus).

Cornalvo yra užtvanka Ispanijoje, Badachoso provincijoje, veikianti beveik 2000 metų.

Užtvankos dažniausiai yra molinės ir betoninės.

Skersinis žemės užtvankos profilis: 1 — dantis; 2 — apsauginis smėlio ir žvyro sluoksnis; 3 — molio tinklelis: 4 — užtvankos korpusas; 5 — vandeniui atsparus pagrindo sluoksnis

Paveikslėlyje parodytas molio užtvankos profilis, pastatytas ant pralaidžio mažo storio sluoksnio. Užtvankos korpusas išleidžiamas iš bet kokio grunto, kuriame nėra daug organinių priemaišų ir vandenyje tirpių druskų.

Užpildant užtvanką pralaidžiais gruntais, į užtvankos korpusą įdedamas molio tinklelis, kad vanduo nesifiltruotų. Pralaidų sluoksnį, ant kurio pastatyta užtvanka, dėl tų pačių priežasčių nupjauna vandeniui atsparus dantis.

Jei užtvanka pilnai užpilta molio ar smėlingo dirvožemio, tai nėra reikalo prasiskverbimo barjerui. Viršuje ekranas padengtas apsauginiu smėlio ir žvyro sluoksniu, kuris savo ruožtu yra apsaugotas nuo bangų erozijos akmenų grindiniu (nuo užtvankos keteros iki žymės, esančios 0,5–0,7 m žemiau žemiausio įmanomo vandens horizonto). viršutiniuose vandenyse).

Užpildant molio užtvanką, kiekvienas sluoksnis kruopščiai sutankinamas voleliais. Vandens nuleidimas per molinės užtvankos keterą yra neleistinas, nes kyla jos erozijos pavojus. Kelias dažniausiai tiesiamas išilgai molinės užtvankos keteros, kuri apibrėžia keteros plotį. Kraigas asfaltuojamas įprastu būdu.

Užtvankos pagrindo plotis priklauso nuo jos aukščio ir nuo numanomo šlaitų pasvirimo į horizontą. Prieš srovę esantis šlaitas tampa lygesnis nei pasroviui.

Šiuo metu hidromechanizacijos metodas plačiai naudojamas statant dideles žemines užtvankas.

Willow Creek Dam, Oregonas, JAV, gravitacijos tipo užtvanka, pagaminta iš betono

Aklinos betoninės užtvankos schema: 1 — užtvankos drenažas; 2 — apžvalgos galerija; 3 — kolektorius; 4 — pamatų drenažas

Paveiksle pavaizduota tuščia taisyklingo profilio betoninė užtvanka su eismo juosta viršuje. Siekiant patikimesnio užtvankos sujungimo su gruntu ir krantais, užtvankos pamatai daromi kelių atbrailų pavidalu. Slėgio pusėje yra 0,05 — 1,0 Z gylio dantis.

Siekiant kovoti su filtravimu, po dantimi dedamos antifiltracinės užuolaidos, kurioms per 5–15 cm skersmens gręžinių sistemą cemento tirpalas įpurškiamas į pagrindo (dirvožemio) plyšius.

Nors užtvankos korpusas pagamintas iš kieto betono, pro jį visada prasiskverbia vanduo. Norint nuleisti šį vandenį pasroviui, užtvankoje įrengiama drenažo sistema, susidedanti iš vertikalių šulinių - drenų (20 - 30 cm skersmens), padarytų užtvankos korpuse kas 1,5 - 3 m.

Per juos nutekėjęs vanduo patenka į apžvalgos galerijos 2 kiuvetes, iš kurių per horizontalius kolektorius 3 nuvedamas į apatinį baseiną. Užtvankos korpuse per visą ilgį einanti apžvalgos galerija skirta betono būklei ir vandens filtravimui stebėti.

Išvestinės vandens tiekimo konstrukcijos dažniausiai įgyvendinamos atviro kanalo pavidalu. Minkštose dirvose kanalo atkarpa dažniausiai būna trapecijos formos. Kanalo sienos ir dugnas išklotos betonu arba asfaltu, siekiant sumažinti filtravimą, užkirsti kelią erozijai, sumažinti šiurkštumą ir su tuo susijusius slėgio nuostolius. Taip pat naudojama trinkelių danga.

Nukreipimo kanalai uolėtuose dirvožemiuose yra stačiakampio skerspjūvio.Jei nėra galimybės atlikti atviro kanalo, naudojami stačiakampio arba apskrito skerspjūvio įdubimai.Vanduo iš nukreipimo kanalo į turbinas tiekiamas vamzdynais Vamzdynai yra metalinis, gelžbetoninis ir medinis.