Hüdroenergia eesmärk on muuta looduslike jõgede veeenergia inimeste jaoks elektrienergiaks.Elektritootmisel kasutatakse erinevaid energiaallikaid, nagu päikeseenergia, jõgede veeenergia ja õhuvoolust toodetud tuuleenergia.Hüdroenergiat kasutava hüdroenergia tootmise maksumus on odav ning hüdroelektrijaamade ehitamist saab kombineerida ka teiste veehoiuprojektidega.Meie riik on hüdroenergiaressursside poolest väga rikas ja tingimused on samuti väga head.Hüdroenergial on oluline roll rahvamajanduse ülesehitamisel.
Jõe ülesvoolu veetase on kõrgem kui allavoolu veetase.Jõe veetaseme erinevuse tõttu tekib veeenergia.Seda energiat nimetatakse potentsiaalseks energiaks või potentsiaalseks energiaks.Jõevee kõrguse vahet nimetatakse languseks, mida nimetatakse ka veetaseme erinevuseks või veepeaks.See langus on hüdraulilise jõu moodustamise põhitingimus.Lisaks sõltub hüdraulilise võimsuse suurus ka veevoolu suurusest jões, mis on veel üks sama oluline põhitingimus kui langus.Nii langus kui ka vool mõjutavad otseselt hüdraulilist võimsust;mida suurem on tilga veemaht, seda suurem on hüdrauliline võimsus;kui langus ja vee maht on suhteliselt väikesed, on hüdroelektrijaama võimsus väiksem.
Langust väljendatakse üldjuhul meetrites.Gradient on languse ja kauguse suhe, mis võib näidata kukkumise kontsentratsiooni astet.Tilk on kontsentreeritum ja hüdraulilise jõu kasutamine on mugavam.Hüdroelektrijaama kasutatav langus on hüdroelektrijaama ülesvoolu veepinna ja allavoolu veepinna vahe pärast turbiini läbimist.
Vooluhulk on ajaühikus jões voolav vee hulk ja seda väljendatakse kuupmeetrites ühes sekundis.Üks kuupmeeter vett on üks tonn.Jõe vooluhulk muutub igal ajal, nii et kui me räägime vooluhulgast, peame selgitama konkreetse koha aega, kus see voolab.Vooluhulk muutub ajas väga oluliselt.Meie riigi jõgede vooluhulk on suvel ja sügisel vihmaperioodil üldiselt suur ning talvel ja kevadel suhteliselt väike.Üldiselt on jõe vooluhulk ülesvoolus suhteliselt väike;kuna lisajõed ühinevad, suureneb allavoolu vool järk-järgult.Seetõttu, kuigi ülesvoolu langus on kontsentreeritud, on vool väike;allavoolu vool on suur, kuid langus on suhteliselt hajutatud.Seetõttu on sageli kõige ökonoomsem kasutada hüdraulilist jõudu jõe keskjooksul.
Teades hüdroelektrijaama kasutatavat langust ja vooluhulka, saab selle väljundi arvutada järgmise valemi abil:
N = GQH
Valemis võib N–väljundit kilovattides nimetada ka võimsuseks;
Q-vool, kuupmeetrites sekundis;
H – langus, meetrites;
G = 9,8 , on raskuskiirendus, ühik: njuuton/kg
Ülaltoodud valemi järgi arvutatakse teoreetiline võimsus ilma kadusid maha arvamata.Tegelikult on hüdroenergia tootmise käigus turbiinidel, jõuülekandeseadmetel, generaatoritel jne kõigil vältimatu võimsuskadu.Seetõttu tuleks teoreetiline võimsus diskonteerida, st tegelik võimsus, mida saame kasutada, tuleks korrutada efektiivsuskoefitsiendiga (sümbol: K).
Hüdroelektrijaama generaatori projekteeritud võimsust nimetatakse nimivõimsuseks ja tegelikku võimsust tegelikuks võimsuseks.Energia muundamise protsessis on vältimatu osa energiast ilma jääda.Hüdroenergia tootmise protsessis on peamiselt turbiinide ja generaatorite kaod (kaod on ka torustikes).Erinevad kaod maapiirkondades asuvas mikrohüdroelektrijaamas moodustavad kogu teoreetilisest võimsusest umbes 40-50%, seega saab hüdroelektrijaama väljund tegelikult kasutada vaid 50-60% teoreetilisest võimsusest ehk kasutegur on u. 0,5-0,60 (sellest turbiini kasutegur on 0,70-0,85, generaatorite kasutegur 0,85-0,90 ning torustike ja ülekandeseadmete kasutegur 0,80-0,85).Seetõttu saab hüdroelektrijaama tegeliku võimsuse (väljundi) arvutada järgmiselt:
K – hüdroelektrijaama kasutegur, (0,5～0,6) kasutatakse mikrohüdrojaama umbkaudsel arvutusel;seda väärtust saab lihtsustada järgmiselt:
N=(0,5～0,6)QHG Tegelik võimsus=efektiivsus × vool × langus × 9,8
Hüdroenergia kasutamine seisneb veeenergia kasutamises masina, mida nimetatakse veeturbiiniks, käivitamiseks.Näiteks iidne vesiratas meil on väga lihtne veeturbiin.Praegu kasutatavad erinevad hüdroturbiinid on kohandatud erinevatele spetsiifilistele hüdraulikatingimustele, et need saaksid tõhusamalt pöörlema ja muundada veeenergiat mehaaniliseks energiaks.Turbiiniga on ühendatud teist tüüpi masinad, generaator, nii et generaatori rootor pöörleb koos turbiiniga elektri tootmiseks.Generaatori võib jagada kaheks osaks: koos turbiiniga pöörlevaks osaks ja generaatori fikseeritud osaks.Turbiiniga ühendatud ja pöörlevat osa nimetatakse generaatori rootoriks ja rootori ümber on palju magnetpooluseid;ring ümber rootori on generaatori fikseeritud osa, mida nimetatakse generaatori staatoriks ja staator on mähitud paljude vaskpoolidega.Kui staatori vaskpoolide keskel pöörlevad paljud rootori magnetpoolused, tekib vaskjuhtmetel vool ja generaator muudab mehaanilise energia elektrienergiaks.
Elektrijaamas toodetud elektrienergia muudetakse erinevate elektriseadmete abil mehaaniliseks energiaks (elektrimootor või mootor), valgusenergiaks (elektrilamp), soojusenergiaks (elektriahi) jne.
hüdroelektrijaama koosseis
Hüdroelektrijaama koosseisu kuuluvad: hüdroehitised, mehaanilised seadmed ja elektriseadmed.
(1) Hüdraulilised konstruktsioonid
Sellel on paisud (tammid), sisselaskeväravad, kanalid (või tunnelid), survepaagid (või reguleerimismahutid), survetorud, jõujaamad ja tagarajad jne.
Jõkke rajatakse pais (tamm), mis blokeerib jõevee ja tõstab veepinna veehoidla moodustamiseks.Nii moodustub paisul (tammil) asuva veehoidla veepinna ja paisu all oleva jõe veepinna vahele kontsentreeritud piisk ning seejärel juhitakse vesi veetorude abil hüdroelektrijaama. või tunnelid.Suhteliselt järsutel jõgedel võib languse moodustada ka ümbersuunamiskanalite kasutamine.Näiteks: Tavaliselt on loodusliku jõe langus kilomeetri kohta 10 meetrit.Kui selle jõelõigu ülemises otsas avatakse kanal jõevee sissejuhtimiseks, kaevandatakse kanal piki jõge ja kanali kalle on laugem.Kui kanali langus on tehtud kilomeetri kohta See langes vaid 1 meetri, nii et vesi voolas kanalis 5 kilomeetrit ja veepind langes vaid 5 meetrit, samas kui vesi langes 50 meetrit pärast 5 kilomeetrit looduslikus kanalis .Sel ajal juhitakse kanalist vesi veetoru või tunneliga jõe äärde tagasi elektrijaama ja seal on kontsentreeritud 45-meetrine langus, mida saab kasutada elektri tootmiseks.Joonis 2
Suunamiskanalite, tunnelite või veetorude (nagu plasttorud, terastorud, betoontorud jne) kasutamist kontsentreeritud langusega hüdroelektrijaama moodustamiseks nimetatakse suunamiskanali hüdroelektrijaamaks, mis on tüüpiline hüdroelektrijaamade paigutus .
(2) Mehaanilised ja elektriseadmed
Hüdroelektrijaam vajab lisaks eelpool nimetatud hüdrotöödele (paisud, kanalid, eesväljakud, survetorud, töökojad) ka järgmisi seadmeid:
(1) Mehaanilised seadmed
Seal on turbiinid, regulaatorid, siibrid, ülekandeseadmed ja mittetootvad seadmed.
(2) Elektriseadmed
Seal on generaatorid, jaotusjuhtpaneelid, trafod ja ülekandeliinid.
Kuid kõigil väikehüdroelektrijaamadel pole ülalmainitud hüdrokonstruktsioone ning mehaanilisi ja elektriseadmeid.Kui madala kõrgusega hüdroelektrijaamas on veekõrgus alla 6 meetri, kasutatakse üldjuhul veejuhtkanalit ja avatud kanali veekanalit ning surve-eespool ja surveveetoru puuduvad.Väikese toitevahemiku ja lühikese edastuskaugusega elektrijaamade puhul kasutatakse otseülekannet ja trafot pole vaja.Veehoidlatega hüdroelektrijaamad ei vaja tammide ehitamist.Sügavate sisselaskeavade, tammide sisetorude (või tunnelite) ja ülevooluavade kasutamine välistab vajaduse hüdrauliliste konstruktsioonide, nagu paisud, sisselaskeväravad, kanalid ja surve-eesbasseinid, järele.
Hüdroelektrijaama ehitamiseks tuleb ennekõike läbi viia hoolikad mõõdistus- ja projekteerimistööd.Projekteerimistöös on kolm projekteerimisetappi: eelprojekt, tehniline projekt ja ehitusdetail.Projekteerimistöödel hea töö tegemiseks on vaja esmalt teha põhjalik mõõdistustöö ehk täielikult mõista kohalikke loodus- ja majandusolusid – st topograafiat, geoloogiat, hüdroloogiat, kapitali ja nii edasi.Disaini õigsuse ja usaldusväärsuse saab tagada alles pärast nende olukordade valdamist ja analüüsimist.
Väikeste hüdroelektrijaamade komponendid on sõltuvalt hüdroelektrijaama tüübist erineva kujuga.
3. Topograafiline uuring
Topograafilise mõõdistustöö kvaliteet mõjutab suuresti insenertehnilist paigutust ja insenertehnilise kvantiteedi hinnangut.
Geoloogiline uurimine (geoloogiliste tingimuste mõistmine) lisaks üldisele arusaamisele ja uuringutele veelahkme ja jõe geoloogiast on vaja ka aru saada, kas masinaruumi vundament on tugev, mis mõjutab otseselt elektrienergia ohutust. jaam ise.Kui teatud mahuti mahuga paisu on hävitatud, ei kahjusta see mitte ainult hüdroelektrijaama ennast, vaid põhjustab allavoolu ka tohutuid inimelude ja vara kaotusi.
4. Hüdroloogiline test
Hüdroelektrijaamade jaoks on kõige olulisemad hüdroloogilised andmed jõe veetaseme, vooluhulga, settesisalduse, jäätumisolude, meteoroloogiliste andmete ja üleujutuste uuringute andmed.Jõe vooluhulga suurus mõjutab hüdroelektrijaama ülevooluava paigutust.Üleujutuse tõsiduse alahindamine põhjustab tammi kahju;jõe poolt kantud sete võib halvimal juhul veehoidla kiiresti täita.Näiteks põhjustab sissevoolukanal kanali mudastumise ja jämedateraline sete läbib turbiini ja põhjustab turbiini kulumist.Seetõttu peavad hüdroelektrijaamade rajamisel olema piisavalt hüdroloogilisi andmeid.
Seetõttu tuleb enne hüdroelektrijaama rajamise otsustamist esmalt uurida elektrivarustuspiirkonna majandusarengu suunda ja tulevast elektrinõudlust.Samas hinnata ka teiste jõuallikate olukorda arenduspiirkonnas.Alles pärast eeltoodud olukorra uurimist ja analüüsi saame otsustada, kas hüdroelektrijaam on vaja ehitada ja kui suur see peaks olema.
Üldjuhul on hüdroenergeetika mõõdistustööde eesmärk anda hüdroelektrijaamade projekteerimiseks ja ehitamiseks vajalikku täpset ja usaldusväärset põhiteavet.
5. Asukoha valiku üldtingimused
Saidi valimise üldtingimusi saab selgitada järgmise nelja aspekti kaudu:
(1) Valitud koht peaks suutma kasutada veeenergiat kõige säästlikumal viisil ja järgima kulude kokkuhoiu põhimõtet, st pärast elektrijaama valmimist kulutatakse kõige vähem raha ja toodetakse kõige rohkem elektrit. .Tavaliselt saab seda mõõta, hinnates iga-aastast elektritootmise tulu ja investeeringut jaama ehitusse, et näha, kui palju aega investeeritud kapital tagasi saab.Samas on hüdroloogilised ja topograafilised tingimused erinevates kohtades erinevad ning ka elektrivajadused on erinevad, mistõttu ei tohiks ehitusmaksumust ja investeeringut teatud väärtustega piirata.
(2) Valitud ala topograafilised, geoloogilised ja hüdroloogilised tingimused peaksid olema suhteliselt paremad ning projekteerimisel ja ehitamisel peaks olema võimalusi.Väikeste hüdroelektrijaamade ehitamisel peaks ehitusmaterjalide kasutamine olema võimalikult kooskõlas “kohalike materjalide” põhimõttega.
(3) Valitud koht peab asuma võimalikult lähedal toite- ja töötlemispiirkonnale, et vähendada investeeringuid jõuülekandeseadmetesse ja toitekadu.
(4) Asukoha valikul tuleks võimalikult palju kasutada olemasolevaid hüdroehitisi.Näiteks saab veetilgast kastmiskanalisse hüdroelektrijaama ehitada või niisutusreservuaari kõrvale hüdroelektrijaama, et kastmisvoolust elektrit toota jne.Kuna need hüdroelektrijaamad vastavad vee olemasolul elektrienergia tootmise põhimõttele, on nende majanduslik tähtsus ilmsem.
Postitusaeg: 19. mai-2022
