Su akışının enerjisinin kullanımı, hidroelektrik santrallerin (HPP) hidrolik yapılarının cihazı

Su akışlarının enerjisi

Su akışının sahip olduğu enerji (potansiyel) iki nicelik tarafından belirlenir: akan suyun miktarı ve ağza düşme yüksekliği.

Doğal bir durumda, nehir akışının enerjisi kanalın erozyonuna, toprak parçacıklarının aktarılmasına, kıyılarda ve dipte sürtünmeye harcanır.

Bu şekilde, su akışının enerjisi, tabanın eğimlerine ve suyun ikincil akış hızına bağlı olarak, akış boyunca eşit olmayan bir şekilde dağılır. Akışın enerjisini belirli bir alanda kullanmak için, onu bir bölümde - tek bir hizada yoğunlaştırmak gerekir.

Bazen böyle bir konsantrasyon doğa tarafından şelaleler şeklinde yaratılır, ancak çoğu durumda yapay olarak, yardımıyla yaratılması gerekir. hidrolik yapılar.

Itaipu Hidroelektrik Santrali, elektrik üretimi için dünyanın en büyük hidroelektrik santralidir.

Enerji şantiyede yoğunlaşır hidroelektrik santraller (HES) iki yol:

• nehri tıkayan ve havzanın membasında - mansaptaki havza seviyesinden N metre yukarı - mansaptaki suyu yükselten bir baraj. Yukarı akış ve aşağı akış seviyelerindeki H farkı, kafa olarak adlandırılır. Kafanın bir baraj tarafından oluşturulduğu hidroelektrik santrallere yakın baraj denir ve genellikle düz nehirler üzerine inşa edilir;

• özel bir baypas kanalı yardımıyla - bir türetme kanalı. Derivasyon istasyonları çoğunlukla dağlık bölgelerde inşa edilir. Derivasyon kanalının çok küçük bir eğimi vardır, bu nedenle sonunda, kanal tarafından çevrelenen nehir bölümünün tüm başı neredeyse tamamen yoğunlaşmıştır.

Yapı hizalamasında akış kuvveti kapıdan bir saniyede geçen su miktarı, Q ve H basma yüksekliği ile belirlenir. Q m3/sn cinsinden ve H metre cinsinden ölçülürse, bölümdeki akış hızı şuna eşit olacaktır:

Pp = 9,81 * Q* 3 kW.

Bu kapasitenin sadece tesisin verimine eşit bir kısmı hidroelektrik santralinin elektrik jeneratörlerinde kullanılacaktır. Bu nedenle, H kafasındaki elektrik santralinin gücü ve Q türbinlerinden geçen su akışı:

P = 9,81*B* H* verimlilik kW.

Bir hidroelektrik santrali için makine dairesi

Hidroelektrik santrallerin gerçek çalışma koşullarında, suyun bir kısmı türbinleri geçerek deşarj olabilir.

Akarsuların enerjisi yüzyıllardır kullanılmaktadır. Su gücünün yaygın kullanımı ancak 19. yüzyılın sonunda icat edildiğinde mümkün oldu. elektrik trafosu ve yaratıldı üç fazlı alternatif akım sistemi... Enerjiyi uzun mesafelere iletme yeteneği, en güçlü su akıntılarının enerjisinden yararlanmayı mümkün kıldı.

Çin'in Yangtze Nehri üzerinde bulunan Three Gorges Hidroelektrik Santrali, kurulu güç bakımından dünyanın en büyüğüdür.

Hidroelektrik santrallerin hidroteknik tesislerinin bileşimi ve düzenlenmesi

Bir baraj hidroelektrik santralinin yapı biriminin yapısı genellikle şunları içerir:

• baraj başı Barajın üst kesimlerinde, topoğrafik koşullara ve barajın yüksekliğine bağlı olarak daha büyük veya daha küçük hacimli bir rezervuar oluşturulmakta olup, yük çizelgesine göre türbinlerden su akışını düzenler;

• hidroelektrik bina;

• oluklar, farklı bir amaca ve buna bağlı olarak farklı bir tasarıma sahip olmak: örneğin taşkınlar (taşkınlar) sırasında türbinlerde kullanılmayan fazla suyu boşaltmak; örneğin hidrolik tesislerin (drenaj) tamiri sırasında bazen gerekli olan taşma sularında su ufkunun düşürülmesi için; su kullanıcıları arasında su dağıtımı için (su alma tesisleri);

• ulaşım tesisleri - nehirde navigasyon, ahşap rafting için raflar ve sallar sağlayan gezilebilir kilitler;

• balık geçiş tesisleri.

Hidroelektrik santralinin inşasına ilişkin bölüm

Türev hidroelektrik santralinin tipik yapıları — derivasyon kanalı ve kanaldan türbinlere giden boru tesisatı.

Hidroelektrik santraller bloğundaki ana değer, teknik olarak en sorumlu ve en pahalı halka barajdır. Su geçiş yolu boyunca barajlar ayırt edilir:

• sağırsu geçişine izin vermeyen;

• savaksuyun barajın tepesinden taştığı;

• kontrol Panelikalkanlar (kapılar) açıldığında suyun içeri girmesine izin veren.

Cornalvo, İspanya'nın Badajoz eyaletinde yaklaşık 2000 yıldır faaliyette olan bir barajdır.

Barajlar genellikle toprak ve betondur.

Toprak barajın enine profili: 1 — diş; 2 — koruyucu kum ve çakıl tabakası; 3 — kil ızgara: 4 — baraj gövdesi; 5 — su geçirmez taban katmanı

Şekil, düşük kalınlıktaki geçirimli bir tabaka üzerine inşa edilmiş bir kil barajın profilini göstermektedir. Barajın gövdesi, büyük miktarda organik safsızlıklar ve suda çözünür tuzlar içermeyen herhangi bir topraktan boşaltılır.

Baraj geçirimli zeminlerle doldurulurken, baraj gövdesine suyun filtrasyonunu önlemek için bir kil ızgara yerleştirilir. Barajın üzerine inşa edildiği geçirimli tabaka aynı nedenlerle su geçirmez bir dişle kesilir.

Baraj tamamen killi veya kumlu toprakla doluysa, sızıntı bariyerine gerek yoktur. Üstte, perde koruyucu bir kum ve çakıl tabakası ile kaplıdır ve bu da bir taş döşeme ile dalga erozyonundan korunur (barajın tepesinden mümkün olan en düşük su ufkunun 0,5 - 0,7 m altında uzanan bir işarete kadar) üst sularda).

Bir kil barajını doldururken, her katman silindirlerle dikkatli bir şekilde sıkıştırılır. Erozyon tehlikesi olduğundan, kil barajın tepesinden su tahliyesi kabul edilemez. Genellikle bir toprak barajın tepesi boyunca, tepenin genişliğini tanımlayan bir yol inşa edilir. Mahya her zamanki gibi asfaltlanmıştır.

Baraj tabanının genişliği, yüksekliğine ve eğimlerin ufka doğru varsayılan eğimine bağlıdır. Memba eğimi, mansap eğiminden daha düz hale gelir.

Şu anda, hidromekanizasyon yöntemi, büyük toprak barajların yapımında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Willow Creek Barajı, Oregon, ABD, betondan yapılmış ağırlık tipi bir baraj

Kör bir beton barajın şeması: 1 — barajın drenajı; 2 — galeri görüntüleme; 3 — toplayıcı; 4 — temelin drenajı

Şekil, üzerinde bir trafik şeridi bulunan düzenli bir profile sahip boş bir beton barajı göstermektedir. Barajın toprak ve kıyılarla daha güvenilir bağlantısı için barajın temeli birkaç çıkıntı şeklinde yapılır. Basınç tarafında 0,05 - 1,0 Z derinliğinde bir diş bulunur.

Filtrasyonla mücadele etmek için dişin altına anti-filtrasyon perdeleri yerleştirilir, bunun için 5-15 cm çapında bir sondaj sistemi aracılığıyla tabanın (toprak) çatlaklarına çimento çözeltisi enjekte edilir.

Barajın gövdesi masif beton olmasına rağmen içinden sürekli su sızmaktadır. Bu suyu mansaba tahliye etmek için baraj gövdesinde her 1,5 - 3 m'de bir yapılan dikey kuyu - drenlerden (20 - 30 cm çapında) oluşan barajda bir drenaj sistemi düzenlenmiştir.

İçlerinden süzülen su, gözlem galerisinin 2 küvetlerine girer ve buradan yatay toplayıcılardan 3 geçerek alt havuza yönlendirilir. Baraj gövdesi boyunca tüm uzunluğu boyunca uzanan seyir galerisi, beton ve su filtrasyonunun durumunu izlemek için yapılmıştır.

Türetilmiş su temini yapıları çoğunlukla açık bir kanal şeklinde uygulanır. Yumuşak zeminlerde kanal kesiti genellikle yamuktur. Kanalın duvarları ve tabanı, filtrasyonu azaltmak, erozyonu önlemek, pürüzlülüğü ve buna bağlı basınç kayıplarını azaltmak için beton veya asfaltla kaplanmıştır. Arnavut kaldırımlı kaplama da kullanılır.

Kayalık zeminlerde derivasyon kanalları dikdörtgen kesitlidir.Açık kanal yapılması mümkün değilse dikdörtgen veya dairesel kesitli girintiler kullanılır.Devvür kanalından türbinlere su boru hatları ile beslenir.Boru hatları metal, betonarme ve ahşap.