Vattenkraft är att omvandla vattenenergin i naturliga floder till elektricitet för människor att använda.Det finns olika energikällor som används vid elproduktion, såsom solenergi, vattenkraft i floder och vindkraft som genereras av luftflöde.Kostnaden för vattenkraftproduktion med vattenkraft är billig, och byggandet av vattenkraftverk kan också kombineras med andra vattenvårdsprojekt.Vårt land är mycket rikt på vattenkraftresurser och förutsättningarna är också mycket goda.Vattenkraften spelar en viktig roll i uppbyggnaden av samhällsekonomin.
Uppströms vattennivån i en flod är högre än dess nedströms vattennivå.På grund av skillnaden i vattennivån i floden genereras vattenenergi.Denna energi kallas potentiell energi eller potentiell energi.Skillnaden mellan flodvattnets höjd kallas droppen, även kallad vattennivåskillnaden eller vattenhöjden.Detta fall är ett grundläggande villkor för bildandet av hydraulisk kraft.Dessutom beror storleken på hydraulkraften också på storleken på vattenflödet i floden, vilket är ett annat grundläggande tillstånd som är lika viktigt som droppen.Både droppet och flödet påverkar direkt hydraulkraften;ju större droppens vattenvolym, desto större hydraulkraft;om fallet och vattenvolymen är relativt små blir vattenkraftverkets effekt mindre.
Fallet uttrycks i allmänhet i meter.Gradient är förhållandet mellan droppe och avstånd, vilket kan indikera graden av droppkoncentration.Fallet är mer koncentrerat, och användningen av hydraulisk kraft är bekvämare.Droppen som används av ett vattenkraftverk är skillnaden mellan vattenkraftverkets uppströms vattenyta och nedströms vattenytan efter att ha passerat turbinen.
Flöde är mängden vatten som rinner i en flod per tidsenhet, och det uttrycks i kubikmeter på en sekund.En kubikmeter vatten är ett ton.En flods flöde förändras när som helst, så när vi talar om flödet måste vi förklara tiden för den specifika plats den rinner.Flödet förändras mycket kraftigt över tid.Floderna i vårt land har i allmänhet ett stort flöde under regnperioden på sommaren och hösten, och relativt små på vintern och våren.I allmänhet är flodens flöde relativt litet uppströms;eftersom bifloderna smälter samman ökar nedströmsflödet gradvis.Därför, även om droppen uppströms är koncentrerad, är flödet litet;nedströmsflödet är stort, men droppen är relativt spridd.Därför är det ofta mest ekonomiskt att utnyttja hydraulkraften i flodens mellersta delar.
Genom att känna till droppen och flödet som används av en vattenkraftstation kan dess effekt beräknas med hjälp av följande formel:
N= GQH
I formeln kan N–utgång, i kilowatt, också kallas effekt;
Q–flöde, i kubikmeter per sekund;
H – fall, i meter;
G = 9,8 , är tyngdaccelerationen, enhet: Newton/kg
Enligt ovanstående formel beräknas den teoretiska effekten utan avdrag för eventuella förluster.I själva verket har turbiner, transmissionsutrustning, generatorer, etc. alla oundvikliga kraftförluster under produktionen av vattenkraft.Därför bör den teoretiska effekten diskonteras, det vill säga den faktiska effekten vi kan använda ska multipliceras med verkningsgradskoefficienten (symbol: K).
Den konstruerade effekten av generatorn i vattenkraftverket kallas märkeffekten och den faktiska effekten kallas den faktiska effekten.I processen med energiomvandling är det oundvikligt att förlora en del av energin.I processen för vattenkraftproduktion sker det främst förluster av turbiner och generatorer (det finns också förluster i rörledningar).De olika förlusterna i det lantliga mikrovattenkraftverket står för ca 40-50% av den totala teoretiska effekten, så vattenkraftverkets produktion kan faktiskt bara använda 50-60% av den teoretiska effekten, det vill säga verkningsgraden är ca. 0,5-0,60 (varav turbinverkningsgraden är 0,70-0,85 , verkningsgraden för generatorer är 0,85 till 0,90 och effektiviteten för rörledningar och transmissionsutrustning är 0,80 till 0,85).Därför kan den faktiska effekten (effekten) för vattenkraftverket beräknas enligt följande:
K–verkningsgraden för vattenkraftverket, (0,5–0,6) används i den grova beräkningen av mikrovattenkraftverket;detta värde kan förenklas som:
N=(0,5～0,6)QHG Faktisk effekt=effektivitet×flöde×fall×9,8
Användningen av vattenkraft är att använda vattenkraft för att driva en maskin, vilket kallas en vattenturbin.Till exempel är det gamla vattenhjulet i vårt land en mycket enkel vattenturbin.De olika hydrauliska turbinerna som för närvarande används är anpassade till olika specifika hydrauliska förhållanden, så att de kan rotera mer effektivt och omvandla vattenenergi till mekanisk energi.En annan typ av maskineri, en generator, är kopplad till turbinen, så att generatorns rotor roterar med turbinen för att generera elektricitet.Generatorn kan delas upp i två delar: den del som roterar med turbinen och den fasta delen av generatorn.Den del som är ansluten till turbinen och roterar kallas för generatorns rotor, och det finns många magnetiska poler runt rotorn;en cirkel runt rotorn är den fasta delen av generatorn, som kallas generatorns stator, och statorn är inlindad med många kopparspolar.När många magnetiska poler på rotorn roterar i mitten av statorns kopparspolar genereras en ström på koppartrådarna och generatorn omvandlar mekanisk energi till elektrisk energi.
Den elektriska energin som genereras av kraftstationen omvandlas till mekanisk energi (elmotor eller motor), ljusenergi (elektrisk lampa), termisk energi (elektrisk ugn) och så vidare av olika elektrisk utrustning.
vattenkraftverkets sammansättning
Sammansättningen av ett vattenkraftverk inkluderar: hydrauliska strukturer, mekanisk utrustning och elektrisk utrustning.
(1) Hydrauliska strukturer
Den har dammar (dammar), inloppsportar, kanaler (eller tunnlar), tryckförtankar (eller reglertankar), tryckrör, kraftverk och slutskenor, etc.
En damm (dam) byggs i floden för att blockera flodvattnet och höja vattenytan för att bilda en reservoar.På så sätt bildas en koncentrerad droppe mellan reservoarens vattenyta på dammen (dammen) och vattenytan i ån under dammen, och sedan förs vattnet in i vattenkraftverket med hjälp av vattenledningar eller tunnlar.I relativt branta floder kan användningen av avledningskanaler också bilda en droppe.Till exempel: I allmänhet är fallet per kilometer i en naturlig flod 10 meter.Om en kanal öppnas i den övre änden av denna del av floden för att införa flodvatten, kommer kanalen att grävas ut längs floden, och kanalens lutning blir plattare.Om fallet i kanalen görs per kilometer Det föll bara 1 meter, så att vattnet rann 5 kilometer i kanalen, och vattenytan bara föll 5 meter, medan vattnet föll 50 meter efter att ha färdats 5 kilometer i den naturliga kanalen. .Vid denna tidpunkt leds vattnet från kanalen tillbaka till kraftverket vid ån med vattenledning eller tunnel och det finns ett koncentrerat fall på 45 meter som kan användas för att generera el.figur 2
Användningen av avledningskanaler, tunnlar eller vattenledningar (som plaströr, stålrör, betongrör, etc.) för att bilda en vattenkraftstation med en koncentrerad droppe kallas en avledningskanal vattenkraftstation, vilket är en typisk layout för vattenkraftverk .
(2) Mekanisk och elektrisk utrustning
Förutom de ovan nämnda hydrauliska arbetena (dämmor, kanaler, förgårdar, tryckrör, verkstäder) behöver vattenkraftverket även följande utrustning:
(1) Mekanisk utrustning
Det finns turbiner, regulatorer, slussventiler, transmissionsutrustning och icke-genererande utrustning.
(2) Elektrisk utrustning
Det finns generatorer, distributionscentraler, transformatorer och transmissionsledningar.
Men inte alla små vattenkraftverk har de ovan nämnda hydrauliska strukturerna och mekanisk och elektrisk utrustning.Om vattenhöjden är mindre än 6 meter i den låga vattenkraftstationen, används vanligtvis vattenledningskanalen och den öppna kanalvattenkanalen, och det finns ingen tryckförpool och tryckvattenrör.För kraftverk med liten räckvidd för strömförsörjningen och kort överföringsavstånd, används direkt kraftöverföring och ingen transformator krävs.Vattenkraftverk med magasin behöver inte bygga dammar.Användningen av djupa intag, damminnerrör (eller tunnlar) och bräddavlopp eliminerar behovet av hydrauliska strukturer såsom överdämningar, insugningsgrindar, kanaler och tryckförbassänger.
För att bygga en vattenkraftstation måste först och främst noggrant kartläggnings- och projekteringsarbete utföras.I projekteringsarbetet finns tre projekteringssteg: förprojektering, teknisk projektering och konstruktionsdetaljering.För att göra ett bra jobb i projekteringsarbetet krävs först ett grundligt kartläggningsarbete, det vill säga att fullt ut förstå de lokala naturliga och ekonomiska förutsättningarna – dvs topografi, geologi, hydrologi, kapital och så vidare.Designens riktighet och tillförlitlighet kan garanteras först efter att ha bemästrat dessa situationer och analyserat dem.
Komponenterna i små vattenkraftverk har olika former beroende på typ av vattenkraftverk.
3. Topografisk undersökning
Kvaliteten på det topografiska undersökningsarbetet har stor inverkan på den tekniska layouten och uppskattningen av den tekniska kvantiteten.
Geologisk utforskning (förståelse av geologiska förhållanden) förutom allmän förståelse och forskning om geologin i vattendelaren och längs floden, är det också nödvändigt att förstå om grunden för maskinrummet är solid, vilket direkt påverkar kraftens säkerhet själva stationen.När väl spärren med en viss reservoarvolym förstörs kommer det inte bara att skada själva vattenkraftverket utan också orsaka enorma förluster av liv och egendom nedströms.
4. Hydrologiskt test
För vattenkraftverk är de viktigaste hydrologiska uppgifterna registreringar av älvvattenstånd, flöde, sedimenthalt, isförhållanden, meteorologiska data och översvämningsundersökningsdata.Storleken på älvflödet påverkar utformningen av vattenkraftverkets utlopp.Att underskatta översvämningens svårighetsgrad kommer att orsaka skador på dammen;sedimentet som floden bär kan snabbt fylla reservoaren i värsta fall.Till exempel kommer inflödeskanalen att göra att kanalen silar till, och det grovkorniga sedimentet kommer att passera genom turbinen och orsaka slitage på turbinen.Därför måste byggandet av vattenkraftverk ha tillräckliga hydrologiska data.
Därför måste vi, innan vi beslutar oss för att bygga en vattenkraftstation, först undersöka riktningen för den ekonomiska utvecklingen inom kraftförsörjningsområdet och den framtida efterfrågan på el.Uppskatta samtidigt situationen för andra kraftkällor i utvecklingsområdet.Först efter forskning och analys av ovanstående situation kan vi ta ställning till om vattenkraftverket behöver byggas och hur stor skalan ska vara.
I allmänhet är syftet med vattenkraftsutredningsarbetet att tillhandahålla korrekt och tillförlitlig grundläggande information som behövs för projektering och byggande av vattenkraftverk.
5. Allmänna villkor för platsval
De allmänna villkoren för att välja en plats kan förklaras utifrån följande fyra aspekter:
(1) Den valda platsen bör kunna använda vattenenergi på det mest ekonomiska sättet och följa principen om kostnadsbesparing, det vill säga efter att kraftverket är färdigställt, spenderas minsta summa pengar och mest el genereras .Det kan vanligtvis mätas genom att uppskatta de årliga kraftproduktionsintäkterna och investeringen i byggandet av stationen för att se hur lång tid det investerade kapitalet kan återvinnas.De hydrologiska och topografiska förhållandena är dock olika på olika ställen, och elbehoven är också olika, varför byggkostnaden och investeringen inte bör begränsas av vissa värden.
(2) De topografiska, geologiska och hydrologiska förhållandena för den valda platsen bör vara relativt överlägsna, och det bör finnas möjligheter i design och konstruktion.Vid byggande av små vattenkraftverk bör användningen av byggnadsmaterial så långt som möjligt ske i enlighet med principen om "lokala material".
(3) Den valda platsen måste vara nära strömförsörjnings- och bearbetningsområdet så mycket som möjligt för att minska investeringen i kraftöverföringsutrustning och förlusten av ström.
(4) Vid val av plats bör de befintliga hydrauliska strukturerna användas så mycket som möjligt.Vattendroppen kan till exempel användas för att bygga en vattenkraftstation i en bevattningskanal, eller så kan en vattenkraftstation byggas bredvid en bevattningsreservoar för att generera elektricitet från bevattningsflödet, och så vidare.Eftersom dessa vattenkraftverk kan uppfylla principen att generera el när det finns vatten är deras ekonomiska betydelse mer uppenbar.
Posttid: 19 maj 2022
