Wasserkraft soll die Wasserenergie natürlicher Flüsse in Strom umwandeln, den die Menschen nutzen können.Es gibt verschiedene Energiequellen, die bei der Stromerzeugung verwendet werden, wie z. B. Solarenergie, Wasserkraft in Flüssen und Windkraft, die durch Luftströmungen erzeugt wird.Die Kosten für die Wasserkrafterzeugung mit Wasserkraft sind günstig, und der Bau von Wasserkraftwerken kann auch mit anderen Wasserschutzprojekten kombiniert werden.Unser Land ist sehr reich an Wasserkraftressourcen und die Bedingungen sind auch sehr gut.Wasserkraft spielt eine wichtige Rolle beim Aufbau der Volkswirtschaft.
Der Oberwasserspiegel eines Flusses ist höher als der Unterwasserspiegel.Durch den Unterschied im Wasserspiegel des Flusses wird Wasserenergie erzeugt.Diese Energie wird potentielle Energie oder potentielle Energie genannt.Der Unterschied zwischen der Höhe des Flusswassers wird als Gefälle bezeichnet, auch Wasserspiegelunterschied oder Wassersäule genannt.Dieser Abfall ist eine Grundvoraussetzung für die Bildung hydraulischer Kraft.Darüber hinaus hängt die Größe der Wasserkraft auch von der Größe des Wasserflusses im Fluss ab, was eine weitere Grundbedingung ist, die ebenso wichtig ist wie das Gefälle.Sowohl das Gefälle als auch der Durchfluss wirken sich direkt auf die hydraulische Leistung aus;je größer das Wasservolumen des Tropfens, desto größer die hydraulische Kraft;sind die Fallhöhe und das Wasservolumen relativ klein, wird die Leistung des Wasserkraftwerks kleiner.
Der Höhenunterschied wird im Allgemeinen in Metern angegeben.Gradient ist das Verhältnis von Tropfen und Abstand, das den Grad der Tropfenkonzentration anzeigen kann.Der Tropfen ist konzentrierter und die Verwendung von Hydraulikkraft ist bequemer.Das von einem Wasserkraftwerk genutzte Gefälle ist die Differenz zwischen der Oberwasseroberfläche des Wasserkraftwerks und der Unterwasseroberfläche nach Passieren der Turbine.
Durchfluss ist die Wassermenge, die pro Zeiteinheit in einem Fluss fließt, und wird in Kubikmetern pro Sekunde ausgedrückt.Ein Kubikmeter Wasser ist eine Tonne.Die Strömung eines Flusses ändert sich zu jeder Zeit. Wenn wir also über die Strömung sprechen, müssen wir die Zeit des spezifischen Ortes erklären, an dem sie fließt.Die Strömung ändert sich mit der Zeit sehr stark.Die Flüsse in unserem Land haben in der Regenzeit im Sommer und Herbst im Allgemeinen einen großen Durchfluss und im Winter und Frühling einen relativ kleinen Durchfluss.Im Allgemeinen ist die Strömung des Flusses stromaufwärts relativ gering;Da die Nebenflüsse zusammenlaufen, nimmt der Strom stromabwärts allmählich zu.Obwohl der stromaufwärtige Tropfen konzentriert ist, ist die Strömung daher klein;der Strom stromabwärts ist groß, aber der Tropfen ist relativ zerstreut.Daher ist es oft am wirtschaftlichsten, die Wasserkraft im Mittellauf des Flusses zu nutzen.
Wenn man das Gefälle und den Durchfluss eines Wasserkraftwerks kennt, kann seine Leistung mit der folgenden Formel berechnet werden:
N = GQH
In der Formel kann die N–Leistung in Kilowatt auch als Leistung bezeichnet werden;
Q–Fluss, in Kubikmetern pro Sekunde;
H – Gefälle, in Metern;
G = 9,8 , ist die Erdbeschleunigung, Einheit: Newton/kg
Nach obiger Formel errechnet sich die theoretische Leistung ohne Abzug von Verlusten.Tatsächlich haben Turbinen, Übertragungseinrichtungen, Generatoren usw. bei der Erzeugung von Wasserkraft unvermeidliche Leistungsverluste.Daher sollte die theoretische Leistung abgezinst werden, dh die tatsächlich nutzbare Leistung sollte mit dem Wirkungsgrad (Symbol: K) multipliziert werden.
Die Auslegungsleistung des Generators im Wasserkraftwerk wird als Nennleistung bezeichnet, und die tatsächliche Leistung wird als tatsächliche Leistung bezeichnet.Bei der Energieumwandlung geht unvermeidlich ein Teil der Energie verloren.Bei der Wasserkrafterzeugung treten hauptsächlich Verluste an Turbinen und Generatoren auf (auch Verluste in Pipelines).Die verschiedenen Verluste im ländlichen Mikro-Wasserkraftwerk machen etwa 40-50% der gesamten theoretischen Leistung aus, sodass die Leistung des Wasserkraftwerks tatsächlich nur 50-60% der theoretischen Leistung nutzen kann, dh der Wirkungsgrad liegt bei etwa 0,5-0,60 (davon beträgt der Turbinenwirkungsgrad 0,70-0,85, der Wirkungsgrad von Generatoren 0,85 bis 0,90 und der Wirkungsgrad von Pipelines und Übertragungseinrichtungen 0,80 bis 0,85).Daher kann die tatsächliche Leistung (Leistung) des Wasserkraftwerks wie folgt berechnet werden:
K – der Wirkungsgrad des Wasserkraftwerks (0,5 ~ 0,6) wird in der groben Berechnung des Mikro-Wasserkraftwerks verwendet;Dieser Wert kann vereinfacht werden als:
N = (0,5 – 0,6)QHG Tatsächliche Leistung = Effizienz × Durchfluss × Abfall × 9,8
Die Nutzung von Wasserkraft ist die Verwendung von Wasserkraft zum Antrieb einer Maschine, die als Wasserturbine bezeichnet wird.Zum Beispiel ist das alte Wasserrad in unserem Land eine sehr einfache Wasserturbine.Die derzeit verwendeten verschiedenen hydraulischen Turbinen sind an verschiedene spezifische hydraulische Bedingungen angepasst, damit sie effizienter rotieren und Wasserenergie in mechanische Energie umwandeln können.Eine andere Art von Maschine, ein Generator, ist mit der Turbine verbunden, sodass sich der Rotor des Generators mit der Turbine dreht, um Strom zu erzeugen.Der Generator kann in zwei Teile unterteilt werden: den Teil, der sich mit der Turbine dreht, und den feststehenden Teil des Generators.Der Teil, der mit der Turbine verbunden ist und sich dreht, wird Rotor des Generators genannt, und es gibt viele Magnetpole um den Rotor herum;Ein Kreis um den Rotor ist der feste Teil des Generators, der als Stator des Generators bezeichnet wird, und der Stator ist mit vielen Kupferspulen umwickelt.Wenn sich viele Magnetpole des Rotors in der Mitte der Kupferspulen des Stators drehen, wird auf den Kupferdrähten ein Strom erzeugt und der Generator wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um.
Die vom Kraftwerk erzeugte elektrische Energie wird durch verschiedene elektrische Geräte in mechanische Energie (Elektromotor oder Motor), Lichtenergie (elektrische Lampe), thermische Energie (Elektroofen) usw. umgewandelt.
Die Zusammensetzung des Wasserkraftwerks
Die Zusammensetzung eines Wasserkraftwerks umfasst: hydraulische Strukturen, mechanische Ausrüstung und elektrische Ausrüstung.
(1) Wasserbauwerke
Es hat Wehre (Dämme), Einlasstore, Kanäle (oder Tunnel), Druckvorbehälter (oder Regelbehälter), Druckleitungen, Krafthäuser und Unterwasserstränge usw.
Im Fluss wird ein Wehr (Damm) gebaut, um das Flusswasser zu blockieren und die Wasseroberfläche anzuheben, um ein Reservoir zu bilden.Auf diese Weise wird zwischen der Wasseroberfläche des Stausees auf dem Wehr (Damm) und der Wasseroberfläche des Flusses unterhalb des Damms ein konzentrierter Tropfen gebildet, und dann wird das Wasser durch die Verwendung von Wasserleitungen in das Wasserkraftwerk eingeleitet oder Tunnel.Bei relativ steilen Flüssen kann auch die Verwendung von Umleitungsrinnen einen Tropfen bilden.Zum Beispiel: Im Allgemeinen beträgt das Gefälle pro Kilometer eines natürlichen Flusses 10 Meter.Wenn am oberen Ende dieses Flussabschnitts eine Rinne zum Einleiten von Flusswasser geöffnet wird, wird die Rinne entlang des Flusses ausgehoben und die Neigung der Rinne wird flacher.Wenn das Gefälle im Kanal pro Kilometer erfolgt, fiel es nur 1 Meter, so dass das Wasser 5 Kilometer im Kanal floss und die Wasseroberfläche nur 5 Meter abfiel, während das Wasser nach 5 Kilometern im natürlichen Kanal 50 Meter abfiel .Zu diesem Zeitpunkt wird das Wasser aus dem Kanal mit einer Wasserleitung oder einem Tunnel am Fluss zum Kraftwerk zurückgeleitet und es entsteht ein konzentriertes Gefälle von 45 Metern, das zur Stromerzeugung genutzt werden kann.Figur 2
Die Verwendung von Umleitungskanälen, Tunneln oder Wasserleitungen (z. B. Kunststoffrohre, Stahlrohre, Betonrohre usw.) zur Bildung eines Wasserkraftwerks mit konzentriertem Gefälle wird als Umleitungswasserkraftwerk bezeichnet, was eine typische Anordnung von Wasserkraftwerken ist .
(2) Mechanische und elektrische Ausrüstung
Neben den oben genannten hydraulischen Arbeiten (Wehre, Kanäle, Vorplätze, Druckleitungen, Werkstätten) benötigt das Wasserkraftwerk auch folgende Ausrüstung:
(1) Mechanische Ausrüstung
Es gibt Turbinen, Regler, Absperrschieber, Übertragungsausrüstung und nicht-erzeugende Ausrüstung.
(2) Elektrische Ausrüstung
Es gibt Generatoren, Schaltschränke, Transformatoren und Übertragungsleitungen.
Aber nicht alle Kleinwasserkraftwerke verfügen über die oben genannten hydraulischen Strukturen und mechanischen und elektrischen Ausrüstungen.Beträgt die Wassersäule im Niederwasserkraftwerk weniger als 6 Meter, werden in der Regel der Wasserführungskanal und der offene Gerinnewasserkanal verwendet, und es gibt kein Druckvorbecken und keine Druckwasserleitung.Für Kraftwerke mit kleiner Stromversorgungsreichweite und kurzer Übertragungsentfernung wird eine direkte Stromübertragung angenommen und es ist kein Transformator erforderlich.Wasserkraftwerke mit Stauseen müssen keine Dämme bauen.Die Verwendung von tiefen Einlässen, Damminnenrohren (oder Tunneln) und Überläufen beseitigt die Notwendigkeit für hydraulische Strukturen wie Wehre, Einlasstore, Kanäle und Druckvorbecken.
Um ein Wasserkraftwerk zu bauen, müssen zunächst sorgfältige Vermessungs- und Planungsarbeiten durchgeführt werden.Bei der Entwurfsarbeit gibt es drei Entwurfsphasen: Vorentwurf, technischer Entwurf und Konstruktionsdetaillierung.Um bei der Entwurfsarbeit gute Arbeit zu leisten, ist es zunächst erforderlich, gründliche Vermessungsarbeiten durchzuführen, dh die lokalen natürlichen und wirtschaftlichen Bedingungen – dh Topographie, Geologie, Hydrologie, Kapital usw. – vollständig zu verstehen.Die Korrektheit und Zuverlässigkeit des Entwurfs kann nur garantiert werden, wenn diese Situationen gemeistert und analysiert wurden.
Die Komponenten von Kleinwasserkraftwerken haben je nach Typ des Wasserkraftwerks unterschiedliche Formen.
3. Topografische Vermessung
Die Qualität der topografischen Vermessungsarbeiten hat einen großen Einfluss auf das Ingenieurlayout und die Schätzung der Ingenieurquantität.
Geologische Erkundung (Verständnis der geologischen Bedingungen) Neben dem allgemeinen Verständnis und der Erforschung der Geologie der Wasserscheide und entlang des Flusses ist es auch notwendig zu verstehen, ob das Fundament des Maschinenraums solide ist, was sich direkt auf die Sicherheit der Kraft auswirkt Station selbst.Sobald die Staustufe mit einem bestimmten Reservoirvolumen zerstört wird, wird sie nicht nur das Wasserkraftwerk selbst beschädigen, sondern auch flussabwärts einen enormen Verlust an Menschenleben und Sachwerten verursachen.
4. Hydrologische Prüfung
Für Wasserkraftwerke sind die wichtigsten hydrologischen Daten Aufzeichnungen über Flusswasserpegel, Strömung, Sedimentgehalt, Vereisungsbedingungen, meteorologische Daten und Hochwassermessdaten.Die Größe der Flussströmung beeinflusst die Gestaltung der Überlaufrinne des Wasserkraftwerks.Die Unterschätzung der Schwere der Flut wird den Damm beschädigen;Die vom Fluss mitgeführten Sedimente können den Stausee im schlimmsten Fall schnell füllen.Beispielsweise führt der Zuflusskanal zu einer Verschlammung des Kanals, und das grobkörnige Sediment wird die Turbine passieren und einen Verschleiß der Turbine verursachen.Daher muss der Bau von Wasserkraftwerken über ausreichende hydrologische Daten verfügen.
Bevor wir uns also für den Bau eines Wasserkraftwerks entscheiden, müssen wir zunächst die Richtung der wirtschaftlichen Entwicklung im Energieversorgungsbereich und den zukünftigen Strombedarf untersuchen.Schätzen Sie gleichzeitig die Situation anderer Energiequellen im Entwicklungsgebiet ein.Erst nach Recherche und Analyse der obigen Situation können wir entscheiden, ob das Wasserkraftwerk gebaut werden muss und wie groß der Umfang sein sollte.
Im Allgemeinen besteht der Zweck der Wasserkraftvermessung darin, genaue und zuverlässige grundlegende Informationen bereitzustellen, die für die Planung und den Bau von Wasserkraftwerken erforderlich sind.
5. Allgemeine Bedingungen für die Standortauswahl
Die Rahmenbedingungen für die Standortwahl lassen sich anhand der folgenden vier Aspekte erläutern:
(1) Der ausgewählte Standort soll die Wasserenergie möglichst wirtschaftlich nutzen können und dem Grundsatz der Kosteneinsparung entsprechen, d. h. nach Fertigstellung des Kraftwerks soll am wenigsten Geld ausgegeben und am meisten Strom erzeugt werden .Es kann normalerweise gemessen werden, indem die jährlichen Einnahmen aus der Stromerzeugung und die Investition in den Bau der Station geschätzt werden, um zu sehen, wie viel Zeit das investierte Kapital zurückerhalten kann.Allerdings sind die hydrologischen und topografischen Bedingungen an verschiedenen Orten unterschiedlich, und auch der Strombedarf ist unterschiedlich, sodass die Baukosten und Investitionen nicht durch bestimmte Werte begrenzt werden sollten.
(2) Die topografischen, geologischen und hydrologischen Bedingungen des ausgewählten Standorts sollten relativ gut sein, und es sollten Gestaltungs- und Konstruktionsmöglichkeiten bestehen.Beim Bau von Kleinwasserkraftwerken sollte die Verwendung von Baumaterialien möglichst nach dem Prinzip „Materialien aus der Region“ erfolgen.
(3) Der ausgewählte Standort muss so nah wie möglich am Stromversorgungs- und Verarbeitungsbereich liegen, um die Investition in Energieübertragungsausrüstung und den Energieverlust zu reduzieren.
(4) Bei der Standortwahl sollen möglichst die vorhandenen Wasserbauwerke genutzt werden.Zum Beispiel kann der Wassertropfen verwendet werden, um ein Wasserkraftwerk in einem Bewässerungskanal zu bauen, oder ein Wasserkraftwerk kann neben einem Bewässerungsreservoir gebaut werden, um Strom aus dem Bewässerungsfluss zu erzeugen, und so weiter.Da diese Wasserkraftwerke das Prinzip der Stromerzeugung erfüllen können, wenn Wasser vorhanden ist, ist ihre wirtschaftliche Bedeutung offensichtlicher.
Postzeit: 19. Mai 2022
