Усан цахилгааны үйлдвэрлэлийн тойм

Усан цахилгаан станц гэдэг нь байгалийн голын усны энергийг цахилгаан болгон хувиргаж, хүн амын хэрэгцээнд ашиглах явдал юм.Нарны эрчим хүч, голын усны эрчим хүч, агаарын урсгалаас үүссэн салхины эрчим хүч гэх мэт эрчим хүчний эх үүсвэрийг эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашигладаг.Усан цахилгаан станцыг ашиглан усан цахилгаан станц барих зардал нь хямд бөгөөд ус хэмнэх бусад төслүүдтэй хослуулах боломжтой.Манай улс усан цахилгаан станцын нөөцөөр маш баян, нөхцөл нь ч маш сайн.Усан цахилгаан станц нь үндэсний эдийн засгийн бүтээн байгуулалтад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Гол мөрний урсацын дээд хэсгийн усны түвшин доод голын усны түвшнээс өндөр байна.Голын усны түвшний зөрүүтэй учраас усны энерги үүсдэг.Энэ энергийг боломжит энерги эсвэл потенциал энерги гэж нэрлэдэг.Голын усны өндрийн зөрүүг уналт гэж нэрлэдэг ба усны түвшний зөрүү буюу усны толгой гэж нэрлэдэг.Энэ уналт нь гидравлик хүч үүсэх үндсэн нөхцөл юм.Нэмж дурдахад, гидравлик эрчим хүчний хэмжээ нь голын усны урсацын хэмжээнээс хамаардаг бөгөөд энэ нь уналт шиг чухал өөр нэг үндсэн нөхцөл юм.Уналт ба урсгал хоёулаа гидравлик хүчин чадалд шууд нөлөөлдөг;дуслын усны хэмжээ их байх тусам гидравлик хүч их байх болно;хэрэв уналт ба усны хэмжээ харьцангуй бага бол усан цахилгаан станцын гарц бага байх болно.
Уналтыг ерөнхийдөө метрээр илэрхийлдэг.Градиент нь уналт ба зайны харьцаа бөгөөд энэ нь дуслын концентрацийн зэргийг илэрхийлж болно.Уналт нь илүү төвлөрч, гидравлик хүчийг ашиглах нь илүү тохиромжтой.Усан цахилгаан станцын хэрэглэж буй дусал нь турбиныг дайран өнгөрсний дараа усан цахилгаан станцын дээд талын усны гадаргуу ба доод урсгалын усны гадаргуугийн хоорондох зөрүү юм.

Урсгал гэдэг нь гол мөрөнд цаг хугацааны нэгжид урсах усны хэмжээ бөгөөд нэг секундэд куб метрээр илэрхийлэгдэнэ.Нэг шоо метр ус нэг тонн байна.Голын урсац ямар ч үед өөрчлөгддөг тул урсгалын тухай ярихдаа тухайн голын урсах цагийг тайлбарлах ёстой.Урсгал нь цаг хугацааны явцад маш их өөрчлөгддөг.Манай орны гол мөрөн зун, намрын улиралд борооны улиралд ихэвчлэн их, өвөл, хаврын улиралд харьцангуй бага урсах гол мөрөн юм.Ерөнхийдөө голын урсац нь дээд талдаа харьцангуй бага;цутгал голууд нийлдэг тул урсацын урсгал аажмаар нэмэгддэг.Тиймээс, дээд урсгалын уналт нь төвлөрч байгаа хэдий ч урсгал нь бага байдаг;урсах урсгал их боловч дусал харьцангуй тархсан байна.Тиймээс голын дунд хэсэгт гидравлик эрчим хүчийг ашиглах нь ихэвчлэн хэмнэлттэй байдаг.
Усан цахилгаан станцын уналт ба урсацыг мэдэхийн тулд түүний гаралтыг дараахь томъёогоор тооцоолж болно.
N = GQH
Томъёонд N-гаралтыг киловаттаар бас хүч гэж нэрлэж болно;
Q-урсгал, секундэд куб метрээр;
H - уналт, метрээр;
G = 9.8 , таталцлын хурдатгал, нэгж: Ньютон/кг
Дээрх томьёоны дагуу ямар ч алдагдлыг хасахгүйгээр онолын хүчийг тооцдог.Үнэн хэрэгтээ усан цахилгаан станц үйлдвэрлэх явцад турбин, дамжуулах төхөөрөмж, генератор гэх мэт бүгд зайлшгүй эрчим хүчний алдагдалтай байдаг.Тиймээс онолын хүчийг бууруулж, өөрөөр хэлбэл бидний ашиглаж болох бодит хүчийг үр ашгийн коэффициентоор үржүүлэх ёстой (тэмдэг: K).
Усан цахилгаан станцын генераторын тооцоолсон хүчийг нэрлэсэн чадал, бодит хүчийг бодит чадал гэнэ.Эрчим хүчийг хувиргах явцад энергийн тодорхой хэсгийг алдах нь зайлшгүй юм.Усан цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх явцад турбин, генераторын алдагдал голчлон гардаг (шугам хоолойд мөн алдагдал гардаг).Хөдөөгийн бичил усан цахилгаан станцын янз бүрийн алдагдал нь нийт онолын эрчим хүчний 40-50 орчим хувийг эзэлдэг тул усан цахилгаан станцын гаралт нь онолын эрчим хүчний 50-60 хувийг л ашиглах боломжтой, өөрөөр хэлбэл үр ашиг нь ойролцоогоор 0.5-0.60 (үүнээс турбины үр ашиг 0.70-0.85, генераторын үр ашиг 0.85-0.90, дамжуулах хоолой ба дамжуулах төхөөрөмжийн үр ашиг 0.80-0.85).Тиймээс усан цахилгаан станцын бодит хүчийг (гаралт) дараах байдлаар тооцоолж болно.
K–усан цахилгаан станцын үр ашгийг (0.5～0.6) бичил усан цахилгаан станцын бүдүүлэг тооцоонд ашигладаг;Энэ утгыг дараах байдлаар хялбарчилж болно.
N=(0.5～0.6)QHG Бодит хүч=үр ашиг×урсгал×дусал×9.8
Усан цахилгаан станцыг ашиглах нь усны турбин гэж нэрлэгддэг машиныг хөдөлгөхөд усны хүчийг ашиглах явдал юм.Жишээлбэл, манай орны эртний усан дугуй бол маш энгийн усан турбин юм.Одоогоор ашиглагдаж байгаа төрөл бүрийн гидравлик турбинууд нь янз бүрийн тодорхой гидравлик нөхцөлд тохирсон байдаг тул илүү үр ашигтай эргэлдэж, усны энергийг механик энерги болгон хувиргах боломжтой.Өөр нэг төрлийн машин болох генераторыг турбинд холбосноор генераторын ротор турбинтай хамт эргэлдэж, цахилгаан үүсгэдэг.Генераторыг турбинтай хамт эргэдэг хэсэг ба генераторын тогтмол хэсэг гэсэн хоёр хэсэгт хувааж болно.Турбинтай холбогдож эргэлдэж байгаа хэсгийг генераторын ротор гэж нэрлэдэг ба роторын эргэн тойронд олон соронзон туйлууд байдаг;роторыг тойрсон тойрог нь генераторын статор гэж нэрлэгддэг генераторын тогтмол хэсэг бөгөөд статор нь олон зэс ороомогтой ороосон байдаг.Роторын олон соронзон туйлууд нь статорын зэс ороомгийн дундуур эргэлдэх үед зэс утсан дээр гүйдэл үүсч, генератор механик энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргадаг.
Цахилгаан станцын үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчийг янз бүрийн цахилгаан тоног төхөөрөмжөөр механик энерги (цахилгаан мотор эсвэл мотор), гэрлийн энерги (цахилгаан чийдэн), дулааны энерги (цахилгаан зуух) гэх мэт болгон хувиргадаг.
усан цахилгаан станцын бүтэц
Усан цахилгаан станцын бүтцэд: гидравлик байгууламж, механик төхөөрөмж, цахилгаан тоног төхөөрөмж орно.
(1) Гидравлик байгууламж
Энэ нь далан (далан), хэрэглээний хаалга, суваг (эсвэл хонгил), даралтат сав (эсвэл зохицуулах сав), даралтат хоолой, цахилгаан станц, сүүлний суваг гэх мэт.
Голын усыг хааж, усны гадаргууг дээшлүүлэн усан сан үүсгэн голын эрэг (далан) байгуулдаг.Ийм маягаар усан сангийн усны гадарга (далан) болон далангийн доорх голын усны гадаргуу хооронд төвлөрсөн дусал үүсч, улмаар ус дамжуулах хоолойгоор дамжуулан усан цахилгаан станцад ус оруулдаг. эсвэл хонгил.Харьцангуй эгц гол мөрөнд голын гольдролыг өөрчлөх сувгийг ашиглах нь мөн дусал үүсгэж болно.Жишээ нь: Ер нь байгалийн голын нэг км тутамд уналт 10 метр байдаг.Голын энэ хэсгийн дээд төгсгөлд голын усыг нэвтрүүлэх суваг нээвэл голын дагуу суваг ухаж, сувгийн налуу хавтгай болно.Хэрэв суваг дахь уналтыг километр тутамд хийвэл энэ нь ердөө 1 метр доошилсон бөгөөд ингэснээр ус сувагт 5 километр урсаж, усны гадаргуу ердөө 5 метр унасан бол байгалийн сувгаар 5 км замыг туулсаны дараа ус 50 метр унасан. .Энэ үед сувгийн усыг ус дамжуулах хоолой, хонгилоор голоор эргүүлэн цахилгаан станц руу хүргэж, цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх боломжтой 45 метрийн төвлөрсөн дусал байдаг.Зураг 2

Төвлөрсөн дусал бүхий усан цахилгаан станцыг бий болгохын тулд гольдролын суваг, хонгил эсвэл ус дамжуулах хоолой (хуванцар хоолой, ган хоолой, бетон хоолой гэх мэт) ашиглахыг усан цахилгаан станцуудын ердийн зохион байгуулалт юм. .
(2) Механик болон цахилгаан тоног төхөөрөмж
Усан цахилгаан станцад дээр дурдсан гидравликийн ажил (даац, суваг, хашаа, даралтат хоолой, цех) хийхээс гадна дараахь тоног төхөөрөмж шаардлагатай.
(1) Механик тоног төхөөрөмж
Турбин, зохицуулагч, хаалганы хавхлага, дамжуулах төхөөрөмж, үүсгэгч бус төхөөрөмж байдаг.
(2) Цахилгаан тоног төхөөрөмж
Генератор, хуваарилах удирдлагын самбар, трансформатор, дамжуулах шугамууд байдаг.
Гэхдээ бүх жижиг усан цахилгаан станцууд дээр дурдсан гидравлик байгууламж, механик болон цахилгаан тоног төхөөрөмжтэй байдаггүй.Нам толгойтой усан цахилгаан станцын усны толгой нь 6 метрээс бага байвал усны чиглүүлэгч суваг, задгай сувгийн усны сувгийг ерөнхийд нь ашигладаг бөгөөд даралтат усан сан, даралтат усны хоолой байхгүй.Цахилгаан эрчим хүчний хангамжийн хүрээ бага, дамжуулах зай багатай цахилгаан станцуудын хувьд шууд цахилгаан дамжуулалтыг ашигладаг бөгөөд трансформатор шаардлагагүй.Усан сан бүхий усан цахилгаан станцуудад далан барих шаардлагагүй.Гүн сорох суваг, далан доторх хоолой (эсвэл хонгил) болон асгарах сувгийг ашиглах нь далан, ус татах хаалга, суваг, даралтат усан сан зэрэг гидравлик байгууламжийн хэрэгцээг арилгадаг.
Усан цахилгаан станц барихын тулд юун түрүүнд судалгаа, зураг төслийн ажлыг нарийн хийх ёстой.Зураг төслийн ажилд урьдчилсан зураг төсөл, техникийн зураг төсөл, барилгын нарийвчилсан зураг төсөл боловсруулах гурван үе шат байдаг.Зураг төслийн ажлыг сайн гүйцэтгэхийн тулд эхлээд судалгааны ажлыг сайтар хийх, өөрөөр хэлбэл тухайн орон нутгийн байгаль, эдийн засгийн нөхцөл байдал, тухайлбал, газар зүй, геологи, ус судлал, капитал гэх мэтийг бүрэн ойлгох шаардлагатай.Эдгээр нөхцөл байдлыг эзэмшиж, дүн шинжилгээ хийсний дараа л дизайны зөв, найдвартай байдлыг баталгаажуулж чадна.
Жижиг усан цахилгаан станцын бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь усан цахилгаан станцын төрлөөс хамааран янз бүрийн хэлбэртэй байдаг.
3. Байр зүйн судалгаа
Байр зүйн судалгааны ажлын чанар нь инженерийн төлөвлөлт, инженерийн тоо хэмжээг тооцоолоход ихээхэн нөлөөлдөг.
Геологи хайгуул (геологийн нөхцөл байдлын талаархи ойлголт) нь голын усны сав, голын дагуух геологийн талаархи ерөнхий ойлголт, судалгаанаас гадна машин тасалгааны суурь нь бат бөх эсэхийг ойлгох шаардлагатай бөгөөд энэ нь эрчим хүчний аюулгүй байдалд шууд нөлөөлдөг. станц өөрөө.Нэгэнт тодорхой хэмжээний усан сан бүхий саадыг устгавал усан цахилгаан станцыг сүйтгээд зогсохгүй доод урсгалд хүний ​​амь нас, эд хөрөнгийн асар их хохирол учруулах болно.
4. Ус судлалын туршилт
Усан цахилгаан станцын хувьд ус судлалын хамгийн чухал мэдээлэл нь голын усны түвшин, урсац, хурдасжилтын агууламж, мөстлөгийн нөхцөл, цаг уурын мэдээ, үерийн судалгааны мэдээлэл юм.Голын урсацын хэмжээ нь усан цахилгаан станцын асгарах сувгийн төлөвлөлтөд нөлөөлдөг.Үерийн ноцтой байдлыг дутуу үнэлэх нь далангийн эвдрэлийг үүсгэдэг;голын дагуу урсдаг хурдас нь хамгийн муу тохиолдолд усан санг хурдан дүүргэх болно.Тухайлбал, дотогшоо урсах суваг нь суваг лаг шавхах, бүдүүн ширхэгтэй тунадас турбинаар дамжин турбины элэгдэлд хүргэдэг.Тиймээс усан цахилгаан станц барихад ус зүйн мэдээлэл хангалттай байх ёстой.
Тиймээс бид усан цахилгаан станц барих шийдвэр гаргахаасаа өмнө эрчим хүчний хангамжийн бүсийн эдийн засгийн хөгжлийн чиг хандлага, цаашдын цахилгаан эрчим хүчний хэрэгцээг судлах ёстой.Үүний зэрэгцээ хөгжлийн бүсийн бусад эрчим хүчний эх үүсвэрүүдийн нөхцөл байдлыг тооцоолох.Дээрх нөхцөл байдалд судалгаа хийж, дүн шинжилгээ хийж байж л усан цахилгаан станцыг барих шаардлагатай эсэх, цар хүрээ нь ямар байх ёстойг шийднэ.
Ер нь усан цахилгаан станцын зураг төсөл, барилга угсралтын ажилд шаардлагатай үнэн зөв, найдвартай суурь мэдээллээр хангах нь усан цахилгаан станцын судалгааны ажлын зорилго юм.
5. Талбайг сонгох ерөнхий нөхцөл
Сайт сонгох ерөнхий нөхцөлийг дараах дөрвөн талаас нь тайлбарлаж болно.
(1) Сонгосон талбай нь усны эрчим хүчийг хамгийн хэмнэлттэй ашиглах, зардал хэмнэх зарчмыг баримтлах, өөрөөр хэлбэл цахилгаан станцыг барьж дууссаны дараа хамгийн бага мөнгө зарцуулж, хамгийн их цахилгаан үйлдвэрлэдэг байх ёстой. .Үүнийг ихэвчлэн жилийн эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн орлого, станц барихад оруулсан хөрөнгө оруулалтыг тооцоолох замаар хэмжиж, оруулсан хөрөнгөө хэдий хугацаанд нөхөж болохыг харж болно.Гэсэн хэдий ч газар нутгийн ус, газарзүйн нөхцөл байдал өөр өөр байдаг бөгөөд цахилгаан эрчим хүчний хэрэгцээ ч өөр өөр байдаг тул барилгын өртөг, хөрөнгө оруулалтыг тодорхой хэмжээгээр хязгаарлаж болохгүй.
(2) Сонгосон талбайн байр зүй, геологи, ус зүйн нөхцөл нь харьцангуй өндөр байх ёстой бөгөөд зураг төсөл, барилга угсралтын ажилд боломжууд байх ёстой.Бага оврын усан цахилгаан станц барихдаа барилгын материалыг аль болох “орон нутгийн материал” гэсэн зарчмаар ашиглах ёстой.
(3) Цахилгаан дамжуулах төхөөрөмжийн хөрөнгө оруулалт, эрчим хүчний алдагдлыг багасгахын тулд сонгосон талбайг эрчим хүчний хангамж, боловсруулалтын талбайд аль болох ойр байлгахыг шаарддаг.
(4) Талбайг сонгохдоо одоо байгаа гидравлик байгууламжийг аль болох ашиглах хэрэгтэй.Тухайлбал, дусал дуслаар усалгааны сувагт усан цахилгаан станц барих, эсвэл усалгааны усан сангийн дэргэд усан цахилгаан станц барьж усалгааны урсгалаас цахилгаан гарган авах гэх мэт.Эдгээр усан цахилгаан станцууд ус байгаа цагт цахилгаан үйлдвэрлэх зарчмыг хангаж чаддаг учраас эдийн засгийн ач холбогдол нь илүү ойлгомжтой.