Küçük hidroelektrik santraller - türleri ve projeleri

Hidroelektrik santraller, birbirine bağlı ve enerjiyi (kinetik ve potansiyel) elektrik enerjisine veya tam tersine dönüştürmeye yarayan bir dizi bileşendir.

Mevcut sınıflandırmaya göre, küçük olanlar hidroelektrik santraller (HES) 10-15 MW'a kadar güç, aşağıdakiler dahil:

• küçük hidroelektrik santralleri - 1 ila 10 MW.

• mini hidroelektrik santraller — 0,1'den 1 MW'a.

• mikro hidroelektrik santrali — 0,1 MW'a kadar kapasiteli.

Akış ve yük, bir hidroelektrik santralinin kapasitesinde belirleyici bir rol oynar. Akış ve basınç, suyun üst kısmında önceden birikmiş bir su kaynağı kullanılarak düzenlenir. Tankta ne kadar çok su varsa, basınçlı su seviyesi ve buna bağlı olarak kafa o kadar yüksek olur.

Hidroelektrikte kullanılan hidroelektrik potansiyelinin kaynağı büyük, orta ve küçük nehirler, sulama ve su temin sistemleri, buzulların eğim akışları ve kalıcı kardır.HES'ler temel olarak basınç oluşturma biçimleri, akış düzenleme derecesi, kurulu ana ekipmanın türü, su akışını kullanmanın karmaşıklığı (tek veya çok işlevli), vb. açılardan birbirlerinden farklılık gösterir.

Küçük hidroelektrik santraller (küçük hidroelektrik santraller), elektrik hatlarından uzağa dağılmış özerk tüketicilere elektrik sağlamada özellikle önemli bir rol oynar. Makale, küçük akışların enerjisini kullanan yaygın projeleri tartışıyor.

Mevcut ortamı kullanma kurulumu Şekil 1'de gösterilmiştir. 1 A. Aşağıdaki gibi çalışır. Dikey kanatlar (1) akan ortamdan etkilendiğinde, safra kenarlarını hareket ettiren bir hidrodinamik kuvvet meydana gelir. Kinematik bağlantı 3 aracılığıyla destek, jeneratörün kendisi sabit kalırken torku jeneratör miline iletir. Bu hidroelektrik santral, kapasitesi ve enerjisi kapasitesini belirleyen ova su yollarında çalışmaktadır.

Pirinç. 1. Düz bir hidroelektrik santralin çalışma şemaları: a) düz hidroelektrik santral, b) b) hidroelektrik santral.

Hidroelektrik santral (Şekil 1, b) hareket halindeyken çark (6) vasıtasıyla sıvının enerjisini kullanır. Çark (1) bir mil ve üzerinde bulunan kanatları içerir. Kurulum, dubalar 6 üzerine sabitlenmiş bir çerçeve 7 üzerine monte edilmiştir. Su akış yönüne dik olarak eğimli olan kanatlar, tekerlek 4 yardımıyla yönlerini akışa göre değiştirir.

Kanatlardan biri, eksene açılı olarak yerleştirilmiş enine bir konektöre sahip, birbirine kenetlenen iç ve dış parçalardan oluşan bir bileşikten yapılmıştır ve parçalar arasına yerleştirilen elastik bir yastık ve elastik bir bağlantı ile zayıflatılmıştır.Elastik bağlantı, ortamın akışına bakan, değişken uzunlukta, bıçağa yapışan ve dış kısmı ile temas halinde olan bir plaka paketi şeklinde yapılır. Cihaz, düz bir su akışına yöneliktir. Uygulanan güç üreten makineler senkron ve asenkron tipte olabilir.

Şek. Şekil 2'de, kontrol vanası 1'den gelen sıvı akışı dönüşümlü olarak bölmeler 2 ve 3'e yönlendirilir ve bunun tersi de geçerlidir.

Pirinç. 2. Sifonun akış yolundaki türbin

Bölmelerdeki sıvının dönme hareketi, türbin 5 ve buna bağlı jeneratörün aktivasyonu ile hava salınımlarına ve bunların boru hatları 4 ve 6 boyunca taşmasına neden olur. Tüm cihazın verimini artırmak için sifonun akış yoluna monte edilir. Sorunsuz çalışmanın ön koşulları, büyük fraksiyonlar olmadan temiz akan sıvıdır. Bu kurulum için bir çöp rafı gereklidir.

16 kW gücünde bir yüzer su türbini (Şekil 3), akışın kinetik enerjisini mekanik ve ardından elektrik enerjisine dönüştürmek için tasarlanmıştır. Türbin, yüzeyinde sarmal kanatçıklar bulunan hafif (sudan daha hafif) malzemeden yapılmış uzunlamasına dairesel bir elemandır. Eleman, torku jeneratöre ileten çubuklarla her iki tarafta asılıdır.

İncir. 3. Yüzen su türbini

Hidrolik enerji santrali (Şekil 4), üzerinde su kovaları 2 bulunan sonsuz bir tahrik kayışı 1 tarafından döndürülerek çalıştırılan bir mini jeneratör aracılığıyla elektrik üretmek üzere tasarlanmıştır.Bir çerçeve üzerine kovalar 2 ile bir kayış 1 monte edilmiştir. 3 dalgalar üzerinde taşınabilme özelliğine sahiptir. Çerçeve 3, üzerine jeneratörün 5 yerleştirildiği bir desteğe 4 tutturulmuştur.

Kovalar, açık tarafları su akışının yatay yönüne bakacak şekilde bandın dış tarafında bulunur.Kova sayısı, jeneratörün dönüşünü sağlama koşuluyla belirlenir. Ekli kanatlara sahip "merdiven" tipi bir cihaz kullanmanın bir çeşidi mümkündür.

Pirinç. 4. Kayış ve kepçenin montajı

Akışların kinetik enerjisini kullanmak için cihaz, üzerine bir silindirin yerleştirildiği zıt kıyılarda suda bulunan dikey silindirlerden oluşur (Şekil 5).

Pirinç. 5. Bir mikro barajın montajı

Bıçaklar, silindirin üst ve alt ekseni arasına monte edilmiştir. Kanatçıklar ve hız vektörü arasındaki hücum açısı nedeniyle, akan su silindirleri döner ve silindir boyunca elektrik üreten bir jeneratör çalıştırır.

Akışların enerjisini kullanmak için cihaz, üst (1) ve alt (3) kenar üzerinde menteşeli kanatlar (2) ile su akışına dikey olarak yerleştirilmiş bir çarktan (1) oluşur (Şekil 6). Üst kenar 1 jeneratöre 4 bağlıdır. Kanatların 2 konumu akışın kendisi tarafından düzenlenir: ön akışa dik ve yukarı akış hareketine paralel.

Pirinç. 6. Su akışının enerjisini dönüştüren bir cihaz

Kovanlı mikro hidroelektrik santrali 1 kW (MHES-1), bir sincap çarkı 1, bir kılavuz kanat 2, 150 mm çapında esnek bir boru hattı 3, bir su emme cihazı 4 şeklinde bir türbinden oluşur. jeneratör 5, bir kontrol ünitesi 6 ve çerçeve 7 (Şekil 7).

Pirinç. 7. Burçlu mikro hidroelektrik 1 kW

Bu MicroHPP'nin çalışması şu şekilde gerçekleştirilir: su giriş cihazı 4 hidrolik ortamı yoğunlaştırır ve boru hattı 3 aracılığıyla üst su seviyesi ile çalışan türbin 1 arasında bir yükseklik farkı sağlar, hidrolik sıvının belirli bir basıncının etkileşimi türbin ile ikincisini rotasyonda tahrik eder.Türbin 1'in torku elektrik jeneratörüne iletilir.

Barajdan 1.75 m yükseklikte hidrolik sıvı damlasının olduğu veya doğal koşullar sonucu oluşan durumlarda sifon hidroelektrik santrali (Şekil 8) kullanılmaktadır.

Pirinç. 8. Sifon hidrolik ünitesi

Bu tesislerin işleyişi şu şekildedir: hidrolik akışkanın türbinden (1) geçişi barajın tepesinden yükselir, şek. Şekil 9'da tork, mil 2 ve kayış dişlisi 3 aracılığıyla elektrik jeneratörüne 4 iletilir. Harcanan sıvı ortam, genleşen su hattı yoluyla geri suya girer.

Düşük basınçlı bir mikro hidroelektrik tesisatı (Şekil 9), sıvı kolonunun nominal yüksekliği en az H = 1,5 m olacak şekilde çalışır. Sarkma azaldıkça, çıkış gücü azalır. Önerilen düşme yüksekliği 1,4-1,6 m'dir.

Pirinç. 9. Alçak basınçlı hidroelektrik santrali

Çalışma prensibi, hidrolik sıvının potansiyel enerji ile etkileşmesine, döner ve daha sonra elektriksel forma dönüştürülmesine dayanır. Emme cihazında 1, sıvı türbine 2 girer, sıvı önceden girdaplanır ve düşen sıvı nedeniyle branşman borusuna daha fazla nüfuz ederek türbinin 2 kanatları ile etkileşime girer, sıvının kinetik enerjisini bir enerjiye dönüştürür. şaft 3 üzerindeki torku, ardından elektrik jeneratörüne.

Alçak basınç istasyonunun ağırlığı 16 kg, güç P = 200 W'dir. Pervaneli yarı direkt hidroelektrik dönüştürücü, bir basınç boru hattı 1, bir kılavuz ızgara 2, bir pervane türbini 3, yuvarlak bir çıkış kanalı 4, bir torktan oluşur. transmisyon mili 5 ve elektrik jeneratörü 6 (şek. 10).

Pirinç. 10. Yarı direkt akış dönüştürücü

Bu tasarımın elektrik gücü, yükseklik farkı Nm = 2,2-5,7 m olan 1-10 kW aralığındadır Su tüketimi QH = 0,05-0,21 m 3m / s. Yükseklik farkı Nm = 2.2-5.7 m Türbinin dönüş hızı wn = 1000 rpm olacaktır.

2PEDV-22-219 elektrik motorunu (Şekil 11) temel alan kapsül hidrolik dönüştürücü, H = 2,5-6,3 m kafa ve Q = 0,005-0,14 m3 / s su akış hızı ile önceki hidroelektrik santraline benzer şekilde çalışır. Elektrik gücü 1-5 kW. Su türbinlerinin çapı 0,2 ila 0,254 m arasındadır Hidrolik çarkın çapı Dk = 0,35-0,4 m'dir.

Pirinç. 11. Kapsül mikro hidroelektrik santrali

Doğrudan akışlı hidrolik dönüştürücü (Şekil 12), bir pervane türbini 1, bir kılavuz ızgara 2, bir tork aktarma mili 3, bir elektrik jeneratörü 4, bir egzoz boru hattı 5'ten oluşur. Bir basınçlı boru hattı kullanarak çalışır.

Pirinç. 12. Doğrudan akışlı hidrolik konvertör

Hidro dönüştürücü (Şekil 13), hızlı hareket eden bir sıvı ortamın enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için tasarlanmıştır.

Pirinç. 13. Hızlı su akışı için hidrolik enerji dönüştürücü

Bir kapsül 2 içinde bulunan bir pervaneli türbinden 1 oluşur ve "hızlı akımlar" adı verilen su akıntıları üzerine kuruludur. Kapsül, sıvı ortamın içine monte edilmiş olan kılavuz kanatta 4 bulunur. Türbinden gelen tork, mile 5 ve ardından elektrik jeneratörüne 6 iletilir.