Bruken av energien til vannstrømmen, enheten til hydrauliske strukturer til vannkraftverk (HPP)

Energi av vann strømmer

Energien (potensialet) som vannstrømmen har, bestemmes av to størrelser: mengden rennende vann og høyden på dets fall til munnen.

I en naturlig tilstand brukes energien til elvestrømmen på erosjon av kanalen, overføring av jordpartikler, friksjon på bredden og bunnen.

På denne måten blir energien til vannstrømmen fordelt gjennom strømmen, om enn ujevnt - avhengig av bunnens skråninger og den sekundære strømningshastigheten til vannet. For å bruke energien til strømmen innenfor et bestemt område, er det nødvendig å konsentrere den i en seksjon - i en justering.

Noen ganger skapes en slik konsentrasjon av naturen i form av fossefall, men i de fleste tilfeller må den skapes kunstig, ved hjelp av hydrauliske strukturer.

Itaipu vannkraftverk er det største vannkraftverket i verden for produksjon av elektrisitet

Energi er konsentrert på byggeplassen vannkraftverk (HPP) to veier:

• en demning som blokkerer elven og hever vann i bassenget oppstrøms — oppstrøms N meter fra nivået på bassenget nedstrøms — nedstrøms. Forskjellen i oppstrøms og nedstrøms nivå H kalles hode. Vannkraftverk der hodet er skapt av en demning kalles nærdemning og bygges vanligvis på flate elver;

• ved hjelp av en spesiell bypass-kanal - en avledningskanal. Avledningsstasjoner bygges hovedsakelig i fjellområder. Avledningskanalen har en veldig liten helning, så i enden er hele hodet av elvepartiet omgitt av kanalen nesten helt konsentrert.

Strømningskraft i strukturinnretting bestemmes av mengden vann som passerer gjennom porten i løpet av ett sekund, Q og hode H. Hvis Q måles i m3/sek, og H i meter, vil strømningshastigheten i seksjonen være lik:

Pp = 9,81 * Q* 3 kW.

Bare en del av denne kapasiteten, lik effektiviteten til installasjonen, vil bli brukt i de elektriske generatorene til vannkraftverket. Derfor vil kraften til kraftverket ved hode H og vannstrømmen gjennom turbinene Q være:

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

Maskinrom for vannkraftverk

Under reelle driftsforhold for vannkraftverk kan noe av vannet slippes ut forbi turbinene.

Energien til bekker har blitt brukt i århundrer. Den utbredte bruken av vannkraft ble mulig først på slutten av 1800-tallet, da den ble oppfunnet elektrisk transformator og opprettet trefaset vekselstrømsystem... Evnen til å overføre energi over lange avstander gjorde det mulig å utnytte energien til de kraftigste vannstrømmene.

Kinas Three Gorges vannkraftverk, som ligger ved Yangtse-elven, er det største i verden når det gjelder installert kapasitet.

Sammensetning og arrangement av hydrotekniske anlegg til vannkraftverk

Strukturen til enheten av strukturer til et damkraftverk inkluderer vanligvis:

• damhode. I de øvre delene av demningen dannes et reservoar med et større eller mindre volum avhengig av de topografiske forholdene og høyden på demningen, som regulerer vannstrømmen gjennom turbinene i samsvar med lastplanen;

• vannkraftbygg;

• takrenner, har et annet formål og tilsvarende forskjellig design: å slippe ut overflødig vann som ikke brukes i turbinene, for eksempel under flom (overløp); for å senke vannhorisonten i overløpsvannet, noe som noen ganger er nødvendig, for eksempel ved reparasjon av hydrauliske anlegg (drenering); for fordeling av vann mellom vannbrukere (vanninntaksanlegg);

• transportfasiliteter — navigerbare sluser, som tilbys ved navigering på elven, hyller og flåter for rafting i tre;

• fiskepassasjeanlegg.

Avsnitt om bygging av vannkraftverket

Typiske strukturer av avledningsvannkraftverket — avledningskanal og rørføring fra kanalen til turbinene.

Hovedverdien, det mest teknisk ansvarlige og det dyreste leddet i blokken av vannkraftverk er demningen. Demninger skiller seg ut langs veien for vannpassasje:

• døvsom ikke tillater passasje av vann;

• overløpder vannet renner over toppen av demningen;

• panelplatesom slipper inn vann når skjoldene (portene) åpnes.

Cornalvo er en demning i Spania, i provinsen Badajoz, som har vært i drift i nesten 2000 år.

Demninger er vanligvis jord og betong.

Jorddammens tverrprofil: 1 — tann; 2 - beskyttende lag av sand og grus; 3 — leirgitter: 4 — damkropp; 5 — vanntett grunnlag

Figuren viser profilen til en leirdam bygget på et permeabelt lag med lav tykkelse. Kroppen av demningen slippes ut fra all jord som ikke inneholder store mengder organiske urenheter og vannløselige salter.

Ved fylling av en demning med gjennomtrengelig jord, plasseres et leirgitter i dammens kropp for å hindre vannfiltrering. Det permeable laget som demningen er bygget på, kuttes av en vanntett tann av samme grunner.

Hvis demningen er helt fylt med leire eller sandholdig jord, er det ikke behov for en sivbarriere. På toppen er skjermen dekket med et beskyttende lag av sand og grus, som igjen er beskyttet mot bølgeerosjon av et steindekke (fra toppen av demningen til et merke som ligger 0,5 — 0,7 m under lavest mulig vannhorisont i de øvre farvann).

Når du fyller en leirdam, komprimeres hvert lag forsiktig med ruller. Det er ikke tillatt å drenere vann gjennom toppen av en leirdam, da det er fare for erosjon. En vei bygges vanligvis langs toppen av en jorddemning, som definerer bredden på toppen. Ryggen er asfaltert på vanlig måte.

Bredden på bunnen av demningen avhenger av høyden og den antatte helningen til bakkene mot horisonten. Oppstrømskråningen blir flatere enn nedstrømskråningen.

For tiden er hydromekaniseringsmetoden mye brukt i bygging av store jorddammer.

Willow Creek Dam, Oregon, USA, en gravitasjonsdam laget av betong

Plan av en blind betongdam: 1 — drenering av demningen; 2 — visningsgalleri; 3 — samler; 4 — drenering av fundamentet

Figuren viser en tom betongdam med vanlig profil med kjørefelt på toppen. For en mer pålitelig forbindelse av demningen med jord og bredder, er fundamentet til demningen laget i form av flere avsatser. En tann med en dybde på 0,05 — 1,0 Z er plassert på trykksiden.

For å bekjempe filtrering plasseres antifiltreringsgardiner under tannen, for hvilke sementløsningen injiseres i sprekkene i basen (jord) gjennom et system av borehull med en diameter på 5 - 15 cm.

Selv om dammens kropp er laget av solid betong, siver det alltid vann gjennom den. For å drenere dette vannet nedstrøms, er det anordnet et dreneringssystem i dammen, bestående av vertikale brønner - avløp (med en diameter på 20 - 30 cm) laget i dammens kropp hver 1,5 - 3 m.

Vannet som dreneres gjennom dem kommer inn i kyvettene til observasjonsgalleriet 2, hvorfra det ledes gjennom horisontale samlere 3 til det nedre bassenget. Observasjonsgalleriet, som går i dammen i hele dens lengde, er laget for å overvåke tilstanden til betong og vannfiltrering.

Avledede vannforsyningsstrukturer implementeres oftest i form av en åpen kanal. I bløt jord er kanalpartiet vanligvis trapesformet. Veggene og bunnen av kanalen er foret med betong eller asfalt for å redusere filtrering, hindre erosjon, redusere ruhet og tilhørende trykktap. Det benyttes også brosteinsbekledning.

Avledningskanaler i steinete jord har rektangulært snitt Dersom det ikke er mulig å gjennomføre åpen kanal benyttes utsparinger med rektangulært eller sirkulært tverrsnitt Vann fra avledningskanalen til turbinene føres gjennom rørledninger Rørledningene er metall, armert betong og tre.