Små vannkraftverk - typer og prosjekter

Vannkraftverk er et sett med komponenter som er sammenkoblet og tjener til å konvertere energi (kinetisk og potensial) til elektrisk energi eller omvendt.

I henhold til eksisterende klassifisering er de små vannkraftverk (HPP) effekt opp til 10-15 MW, inkludert:

• små vannkraftverk — fra 1 til 10 MW.

• mini-vannkraftverk - fra 0,1 til 1 MW.

• mikro-vannkraftverk — med en kapasitet på opptil 0,1 MW.

Strømning og fallhøyde spiller en avgjørende rolle for kapasiteten til et vannkraftverk. Strømning og trykk reguleres ved hjelp av en vanntilførsel forhåndsakkumulert i den øvre delen av vannet. Jo mer vann i tanken, jo høyere trykkvannnivå og følgelig hodet.

Kilden til vannkraftpotensialet som brukes i vannkraft er store mellomstore og små elver, vannings- og vannforsyningssystemer, skråningsavrenning av isbreer og permanent snø.HPP-er skiller seg hovedsakelig fra hverandre i måten de skaper trykk på, graden av strømningsregulering, typen installert hovedutstyr, kompleksiteten ved bruk av vannstrømmen (enkelt- eller multifunksjonell), etc.

Små vannkraftverk (små vannkraftverk) spiller en særlig viktig rolle i å levere strøm til autonome forbrukere spredt langt fra kraftledninger. Artikkelen diskuterer vanlige prosjekter som bruker energien til små bekker.

Oppsettet for bruk av gjeldende miljø er vist i fig. 1 a. Den fungerer som følger. Når de vertikale skovlene 1 påvirkes av det strømmende mediet, oppstår det en hydrodynamisk kraft som driver ballastfelgene. Gjennom det kinematiske leddet 3 overfører støtten dreiemoment til generatorakselen, mens selve generatoren forblir stasjonær. Dette vannkraftverket opererer på lavlandsvassdrag hvis størrelse og energi bestemmer kapasiteten.

Ris. 1. Driftsordninger for et flatt vannkraftverk: a) flatt vannkraftverk, b) b) vannkraftverk.

Vannkraftverket (fig. 1, b), mens det beveger seg, bruker energien til væsken ved hjelp av løpehjulet 6. Løftehjulet 1 inneholder en aksel og skovler plassert på den. Installasjonen er montert på en ramme 7 festet på pongtonger 6. Bladene, vinkelrett på vannstrømmens retning, endrer orientering til strømmen ved hjelp av hjulet 4.

Ett av bladene er laget av en kompositt av sammenlåsende indre og ytre deler, med en tverrgående kobling plassert i en vinkel med aksen, og er svekket av en elastisk pute plassert mellom delene og en elastisk kobling.Den elastiske forbindelsen er laget i form av en pakke med plater som vender mot strømmen av mediet, av variabel lengde, som fester seg til bladet og er i kontakt med dets ytre del. Enheten er orientert mot en flat vannstrøm. Anvendte kraftgenererende maskiner kan være av synkron og asynkron type.

I det vist i fig. 2, blir fluidstrømmen fra styreventilen 1 vekselvis avledet inn i kamrene 2 og 3 og omvendt.

Ris. 2. Turbin i strømningsbanen til sifonen

Rotasjonsbevegelsen av væsken i kamrene forårsaker luftoscillasjoner og deres overløp gjennom rørledningene 4 og 6 med aktivering av turbinen 5 og generatoren koblet til den. For å forbedre effektiviteten til hele enheten, er den installert i strømningsbanen til sifonen. Forutsetningene for problemfri drift er flytende væske, ren uten store fraksjoner. Et søppelstativ er nødvendig for denne installasjonen.

En flytende vannturbin med en effekt på 16 kW (fig. 3) er designet for å konvertere den kinetiske energien til strømmen til mekanisk og deretter til elektrisk energi. Turbinen er et langstrakt sirkulært element laget av lett (lettere enn vann) materiale med spiralformede finner på overflaten. Elementet er opphengt på begge sider av stenger som overfører dreiemoment til generatoren.

Fig. 3. Flytende vannturbin

Hydraulikkkraftverket (fig. 4) er konstruert for å generere elektrisitet gjennom en minigenerator, som drives i rotasjon av en endeløs drivrem 1 med vannbøtter 2. Et belte 1 med bøtter 2 er montert på en ramme. 3 som kan bæres på bølger. Rammen 3 er festet til en støtte 4 som generatoren 5 er plassert på.

Bøttene er plassert på utsiden av beltet med de åpne sidene vendt mot vannstrømmens horisontale retning.Antall bøtter bestemmes av betingelsen for å sikre rotasjon av generatoren. En variant av å bruke en enhet av typen "stige" med festede blader er mulig.

Ris. 4. Montering av belte og bøtte

Anordningen for å bruke den kinetiske energien til strømmene består av vertikale sylindre plassert i vannet på motsatte bredder, som en rulle er plassert på (fig. 5).

Ris. 5. Installasjon av en mikrodam

Bladene er montert mellom rullens øvre og nedre akse. På grunn av angrepsvinkelen mellom skovlene og hastighetsvektoren driver det strømmende vannet sylindrene i rotasjon, og gjennom valsen en generator som genererer elektrisitet.

Anordningen for å bruke energien til strømmene består av et løpehjul 1 plassert vertikalt i vannstrømmen, med hengslede skovler 2 på øvre 1 og nedre 3 felger (fig. 6). Den øvre kanten 1 er koblet til generatoren 4. Posisjonen til skovlene 2 reguleres av selve strømmen: vinkelrett på frontstrømmen og parallelt med oppstrømsbevegelsen.

Ris. 6. En enhet som konverterer energien til vannstrømmen

Hylsemikro-vannkraftverket 1 kW (MHES-1) består av en turbin i form av et ekornhjul 1, en ledevinge 2, en fleksibel rørledning 3 med en diameter på 150 mm, en vannsugeanordning 4, en generator 5, en kontrollenhet 6 og ramme 7 (fig. 7).

Ris. 7. Bøssing mikro vannkraft 1 kW

Driften av denne MicroHPP utføres som følger: vanninntaksanordningen 4 konsentrerer det hydrauliske mediet og gir gjennom rørledningen 3 en høydeforskjell mellom det øvre vannnivået og arbeidsturbinen 1, samspillet mellom et visst trykk av hydraulikkvæsken med turbinen driver sistnevnte i rotasjon.Dreiemomentet til turbinen 1 overføres til den elektriske generatoren.

Et sifon vannkraftverk (fig. 8) brukes der det er et dråpe hydraulikkvæske i en høyde på 1,75 m fra demningen eller som følge av naturlige forhold.

Ris. 8. Sifon hydraulisk enhet

Driften av disse installasjonene er som følger: passasjen av hydraulisk fluid gjennom turbinen 1 stiger gjennom toppen av demningen, fig. 9, overføres dreiemomentet gjennom akselen 2 og remgiret 3 til den elektriske generatoren 4. Det brukte flytende mediet kommer inn i bakvannet gjennom den ekspanderende vannledningen.

En mikro-hydroelektrisk lavtrykksinstallasjon (fig. 9) opererer med en nominell trykkhøyde på væskekolonnen på minst H = 1,5 m. Når nedhenget avtar, reduseres utgangseffekten. Anbefalt fallhøyde er 1,4-1,6 m.

Ris. 9. Lavtrykk vannkraftverk

Driftsprinsippet er basert på samspillet mellom hydraulisk væske og potensiell energi, omdannet til roterende og deretter til elektrisk form. I sugeinnretningen 1 kommer væsken inn i turbinen 2, væsken blir vortexet på forhånd og trenger videre inn i grenrøret på grunn av den fallende væsken, samvirker med bladene til turbinen 2, omdanner væskens kinetiske energi til en dreiemoment på akselen 3, deretter til den elektriske generatoren.

Vekten til lavtrykksstasjonen er 16 kg med effekt P = 200 W. Propellens semi-direkte vannkraftomformer består av en trykkrørledning 1, et styregitter 2, en propellturbin 3, en avrundet utløpskanal 4, et dreiemoment transmisjonsaksel 5 og elektrisk generator 6 (fig. 10).

Ris. 10. Semi-direkte strømningsomformer

Den elektriske effekten til dette designet er i området 1-10 kW med en høydeforskjell Nm = 2,2-5,7 m. Vannforbruk QH = 0,05-0,21 m 3m / s. Høydeforskjellen Nm = 2,2-5,7 m. Turbinens rotasjonshastighet vil være wn = 1000 rpm.

Kapselens hydrauliske omformer basert på den elektriske motoren 2PEDV-22-219 (fig. 11) fungerer på samme måte som det forrige vannkraftverket med en trykkhøyde H = 2,5-6,3 m og en vannstrøm Q = 0,005-0,14 m 3 / s Elektrisk effekt 1-5 kW. Vannturbinenes diameter er fra 0,2 til 0,254 m. Diameteren på det hydrauliske hjulet er Dk = 0,35-0,4 m.

Ris. 11. Kapsel mikro-vannkraftverk

Den hydrauliske direktestrømsomformeren (fig. 12) består av en propellturbin 1, et styregitter 2, en dreiemomentoverføringsaksel 3, en elektrisk generator 4, en eksosrørledning 5. Den fungerer ved hjelp av en trykkrørledning.

Ris. 12. Direktestrøm hydraulisk omformer

Hydrokonverteren (fig. 13) er konstruert for å omdanne energien til et raskt bevegelig flytende medium til elektrisk energi.

Ris. 13. Hydraulisk energiomformer for rask vannstrøm

Den består av en propellturbin 1, plassert i en kapsel 2, og er installert på vannstrømmer kalt «raskestrømmer». Kapselen er plassert i ledevingen 4, som er montert inne i væskemediet. Dreiemomentet fra turbinen overføres til akselen 5, og deretter til den elektriske generatoren 6.