Vandkraft er at omdanne naturlige floders vandenergi til elektricitet, som folk kan bruge.Der er forskellige energikilder, der bruges til elproduktion, såsom solenergi, vandkraft i floder og vindkraft genereret af luftstrøm.Udgifterne til vandkraftproduktion ved hjælp af vandkraft er billige, og opførelsen af vandkraftværker kan også kombineres med andre vandbeskyttelsesprojekter.Vores land er meget rigt på vandkraftressourcer, og forholdene er også meget gode.Vandkraft spiller en vigtig rolle i opbygningen af den nationale økonomi.
En flods opstrøms vandstand er højere end dens nedstrøms vandstand.På grund af forskellen i vandstanden i floden genereres vandenergi.Denne energi kaldes potentiel energi eller potentiel energi.Forskellen mellem flodvandets højde kaldes faldet, også kaldet vandstandsforskellen eller vandhovedet.Dette fald er en grundlæggende betingelse for dannelsen af hydraulisk kraft.Derudover afhænger størrelsen af hydraulisk kraft også af størrelsen af vandstrømmen i floden, hvilket er en anden grundbetingelse lige så vigtig som faldet.Både faldet og flowet påvirker direkte hydraulikkraften;jo større dråbens vandvolumen er, jo større er den hydrauliske kraft;hvis faldet og vandmængden er relativt lille, vil vandkraftværkets ydelse være mindre.
Faldet er generelt udtrykt i meter.Gradient er forholdet mellem fald og afstand, som kan angive graden af dråbekoncentration.Faldet er mere koncentreret, og brugen af hydraulisk kraft er mere bekvem.Dråben, der bruges af et vandkraftværk, er forskellen mellem vandkraftværkets opstrøms vandoverflade og nedstrøms vandoverfladen efter passage gennem turbinen.
Flow er mængden af vand, der strømmer i en flod pr. tidsenhed, og det udtrykkes i kubikmeter på et sekund.En kubikmeter vand er et ton.En flods strømning ændrer sig til enhver tid, så når vi taler om strømningen, skal vi forklare tidspunktet for det specifikke sted, hvor den flyder.Strømmen ændrer sig meget betydeligt over tid.Floderne i vores land har generelt et stort vandløb i regntiden om sommeren og efteråret, og relativt små om vinteren og foråret.Generelt er strømmen af floden relativt lille i opstrøms;fordi bifloderne smelter sammen, øges nedstrømsstrømmen gradvist.Derfor, selvom opstrømsdråbet er koncentreret, er flowet lille;nedstrømsstrømmen er stor, men faldet er relativt spredt.Derfor er det ofte mest økonomisk at udnytte hydraulisk kraft midt i floden.
Ved at kende faldet og flowet, der bruges af et vandkraftværk, kan dets output beregnes ved hjælp af følgende formel:
N= GQH
I formlen kan N–output, i kilowatt, også kaldes effekt;
Q–flow, i kubikmeter pr. sekund;
H - fald, i meter;
G = 9,8, er tyngdeaccelerationen, enhed: Newton/kg
I henhold til ovenstående formel beregnes den teoretiske effekt uden fradrag af eventuelle tab.I processen med vandkraftproduktion har turbiner, transmissionsudstyr, generatorer osv. alle uundgåelige effekttab.Derfor skal den teoretiske effekt diskonteres, det vil sige, at den faktiske effekt, vi kan bruge, skal ganges med effektivitetskoefficienten (symbol: K).
Den beregnede effekt af generatoren i vandkraftværket kaldes den nominelle effekt, og den faktiske effekt kaldes den faktiske effekt.I processen med energiomdannelse er det uundgåeligt at miste en del af energien.I processen med vandkraftproduktion er der hovedsageligt tab af turbiner og generatorer (der er også tab i rørledninger).De forskellige tab i det landlige mikro-vandkraftværk udgør omkring 40-50% af den samlede teoretiske effekt, så udbyttet fra vandkraftværket kan faktisk kun bruge 50-60% af den teoretiske effekt, det vil sige, at virkningsgraden er ca. 0,5-0,60 (hvoraf turbineeffektiviteten er 0,70-0,85, generatorernes effektivitet er 0,85 til 0,90, og effektiviteten af rørledninger og transmissionsudstyr er 0,80 til 0,85).Derfor kan vandkraftværkets faktiske effekt (output) beregnes som følger:
K–vandkraftværkets effektivitet, (0,5–0,6) bruges i den grove beregning af mikrovandkraftværket;denne værdi kan forenkles som:
N=(0,5～0,6)QHG Faktisk effekt=effektivitet×flow×drop×9,8
Brugen af vandkraft er at bruge vandkraft til at drive en maskine, som kaldes en vandturbine.For eksempel er det gamle vandhjul i vores land en meget simpel vandturbine.De forskellige hydrauliske turbiner, der i dag anvendes, er tilpasset forskellige specifikke hydrauliske forhold, så de kan rotere mere effektivt og omdanne vandenergi til mekanisk energi.En anden slags maskineri, en generator, er forbundet til turbinen, så generatorens rotor roterer med turbinen for at generere elektricitet.Generatoren kan opdeles i to dele: den del, der roterer med turbinen, og den faste del af generatoren.Den del, der er forbundet med turbinen og roterer, kaldes generatorens rotor, og der er mange magnetiske poler rundt om rotoren;en cirkel omkring rotoren er den faste del af generatoren, kaldet generatorens stator, og statoren er pakket ind med mange kobberspoler.Når mange magnetiske poler på rotoren roterer i midten af statorens kobberspoler, genereres en strøm på kobbertrådene, og generatoren omdanner mekanisk energi til elektrisk energi.
Den elektriske energi, der genereres af kraftværket, omdannes til mekanisk energi (elektrisk motor eller motor), lysenergi (elektrisk lampe), termisk energi (elektrisk ovn) og så videre af forskelligt elektrisk udstyr.
vandkraftværkets sammensætning
Sammensætningen af et vandkraftværk omfatter: hydrauliske strukturer, mekanisk udstyr og elektrisk udstyr.
(1) Hydrauliske strukturer
Den har overløb (dæmninger), indtagsporte, kanaler (eller tunneler), trykfortanke (eller reguleringstanke), trykrør, kraftværker og haleløb osv.
En dæmning (dæmning) er bygget i floden for at blokere flodvandet og hæve vandoverfladen for at danne et reservoir.På denne måde dannes et koncentreret dråbe mellem vandoverfladen af reservoiret på overløbet (dæmningen) og vandoverfladen i åen under dæmningen, og derefter føres vandet ind i vandkraftværket ved brug af vandrør. eller tunneler.I relativt stejle floder kan brugen af afledningskanaler også danne et fald.For eksempel: Generelt er faldet pr. kilometer af en naturlig flod 10 meter.Hvis en kanal åbnes i den øvre ende af denne del af floden for at indføre flodvand, vil kanalen blive udgravet langs floden, og kanalens hældning vil være fladere.Hvis faldet i sejlrenden sker pr. kilometer Det faldt kun 1 meter, så vandet flød 5 kilometer i sejlrenden, og vandoverfladen faldt kun 5 meter, mens vandet faldt 50 meter efter at have kørt 5 kilometer i den naturlige kanal. .På dette tidspunkt føres vandet fra kanalen tilbage til kraftværket ved åen med et vandrør eller en tunnel, og der er et koncentreret fald på 45 meter, der kan bruges til at generere strøm.Figur 2
Brugen af omledningskanaler, tunneler eller vandrør (såsom plastrør, stålrør, betonrør osv.) til at danne et vandkraftværk med et koncentreret fald kaldes et omledningskanal vandkraftværk, som er en typisk indretning af vandkraftværker .
(2) Mekanisk og elektrisk udstyr
Ud over de ovennævnte hydrauliske arbejder (dæmninger, kanaler, forpladser, trykrør, værksteder) har vandkraftværket også brug for følgende udstyr:
(1) Mekanisk udstyr
Der er turbiner, regulatorer, gateventiler, transmissionsudstyr og ikke-genererende udstyr.
(2) Elektrisk udstyr
Der er generatorer, distributionskontrolpaneler, transformere og transmissionsledninger.
Men ikke alle små vandkraftværker har de ovennævnte hydrauliske strukturer og mekanisk og elektrisk udstyr.Hvis vandhøjden er mindre end 6 meter i lavtryksvandkraftværket, bruges vandføringskanalen og den åbne kanal vandkanal generelt, og der er ingen trykforpool og trykvandsrør.For kraftværker med lille strømforsyningsrækkevidde og kort transmissionsafstand anvendes direkte kraftoverførsel, og der kræves ingen transformer.Vandkraftværker med reservoirer behøver ikke at bygge dæmninger.Brugen af dybe indtag, dæmningsindvendige rør (eller tunneler) og overløb eliminerer behovet for hydrauliske strukturer såsom overløb, indløbsporte, kanaler og trykforbassiner.
For at bygge et vandkraftværk skal der først og fremmest udføres omhyggeligt undersøgelses- og designarbejde.I projekteringsarbejdet er der tre projekteringsfaser: forprojektering, teknisk design og konstruktionsdetaljering.For at gøre et godt stykke arbejde i designarbejdet er det først nødvendigt at udføre et grundigt opmålingsarbejde, det vil sige fuldt ud at forstå de lokale naturlige og økonomiske forhold – dvs. topografi, geologi, hydrologi, kapital og så videre.Rigtigheden og pålideligheden af designet kan kun garanteres efter at have mestret disse situationer og analyseret dem.
Komponenterne i små vandkraftværker har forskellige former afhængigt af typen af vandkraftværk.
3. Topografisk undersøgelse
Kvaliteten af det topografiske opmålingsarbejde har stor indflydelse på det tekniske layout og estimeringen af den tekniske mængde.
Geologisk udforskning (forståelse af geologiske forhold) udover generel forståelse og forskning i vandskellets geologi og langs floden, er det også nødvendigt at forstå, om fundamentet i maskinrummet er solidt, hvilket direkte påvirker strømmens sikkerhed selve stationen.Når spærren med et vist reservoirvolumen først er ødelagt, vil det ikke kun skade selve vandkraftværket, men også forårsage enorme tab af liv og ejendom nedstrøms.
4. Hydrologisk test
For vandkraftværker er de vigtigste hydrologiske data registreringer af flodvandstand, flow, sedimentindhold, isforhold, meteorologiske data og oversvømmelsesundersøgelsesdata.Størrelsen af åstrømmen påvirker indretningen af vandkraftværkets afløb.At undervurdere sværhedsgraden af oversvømmelsen vil forårsage skade på dæmningen;sedimentet fra floden kan i værste fald hurtigt fylde reservoiret.For eksempel vil tilløbskanalen få kanalen til at silde til, og det grovkornede sediment vil passere gennem møllen og forårsage slid på møllen.Derfor skal opførelsen af vandkraftværker have tilstrækkelige hydrologiske data.
Inden vi beslutter os for at bygge et vandkraftværk, skal vi derfor først undersøge retningen for den økonomiske udvikling på elforsyningsområdet og den fremtidige efterspørgsel efter elektricitet.Estimer samtidig situationen for andre strømkilder i udviklingsområdet.Først efter forskning og analyse af ovenstående situation kan vi beslutte, om vandkraftværket skal bygges, og hvor stor skalaen skal være.
Generelt er formålet med vandkraftundersøgelsesarbejde at give nøjagtige og pålidelige grundlæggende oplysninger, der er nødvendige for projektering og opførelse af vandkraftværker.
5. Generelle betingelser for stedvalg
De generelle betingelser for valg af et websted kan forklares ud fra følgende fire aspekter:
(1) Det valgte sted skal være i stand til at udnytte vandenergi på den mest økonomiske måde og overholde princippet om omkostningsbesparelse, det vil sige, efter at kraftværket er færdigt, bliver der brugt det mindste beløb, og der produceres mest elektricitet .Det kan normalt måles ved at estimere den årlige elproduktionsindtægt og investeringen i opførelsen af stationen for at se, hvor lang tid den investerede kapital kan genvindes.De hydrologiske og topografiske forhold er dog forskellige forskellige steder, og elbehovet er også forskelligt, så anlægsomkostninger og investering bør ikke begrænses af bestemte værdier.
(2) De topografiske, geologiske og hydrologiske forhold på det udvalgte sted bør være relativt overlegne, og der bør være muligheder i design og konstruktion.Ved opførelse af små vandkraftværker bør brugen af byggematerialer være i overensstemmelse med princippet om "lokale materialer" så meget som muligt.
(3) Det valgte sted skal være tæt på strømforsyningen og behandlingsområdet så meget som muligt for at reducere investeringen i krafttransmissionsudstyr og tabet af strøm.
(4) Ved valg af stedet bør de eksisterende hydrauliske strukturer anvendes så meget som muligt.For eksempel kan vanddråben bruges til at bygge et vandkraftværk i en vandingskanal, eller et vandkraftværk kan bygges ved siden af et kunstvandingsreservoir for at generere elektricitet fra vandingsstrømmen og så videre.Fordi disse vandkraftværker kan opfylde princippet om at generere elektricitet, når der er vand, er deres økonomiske betydning mere indlysende.
Indlægstid: 19. maj 2022
