Penggunaan tenaga aliran air, peranti struktur hidraulik loji kuasa hidroelektrik (HPP)

Tenaga air mengalir

Tenaga (potensi) yang dimiliki oleh aliran air ditentukan oleh dua kuantiti: jumlah air yang mengalir dan ketinggian jatuhnya ke mulut.

Dalam keadaan semula jadi, tenaga aliran sungai dibelanjakan untuk hakisan saluran, pemindahan zarah tanah, geseran pada tebing dan dasar.

Dengan cara ini, tenaga aliran air diagihkan ke seluruh aliran, walaupun tidak sekata — bergantung pada cerun bahagian bawah dan kadar aliran sekunder air. Untuk menggunakan tenaga aliran dalam kawasan tertentu, adalah perlu untuk menumpukan pada satu bahagian - dalam satu penjajaran.

Kadang-kadang kepekatan sedemikian dicipta oleh alam semula jadi dalam bentuk air terjun, tetapi dalam kebanyakan kes ia mesti dibuat secara buatan, dengan bantuan struktur hidraulik.

Loji Hidroelektrik Itaipu ialah loji kuasa hidroelektrik terbesar di dunia untuk pengeluaran tenaga elektrik

Tenaga tertumpu di tapak pembinaan loji kuasa hidroelektrik (HPP) dua jalan:

• empangan yang menghalang sungai dan menaikkan air dalam lembangan di hulu — hulu N meter dari paras lembangan di hilir — hilir. Perbezaan tahap hulu dan hilir H dipanggil kepala. Loji hidroelektrik di mana kepala dicipta oleh empangan dipanggil empangan dekat dan biasanya dibina di atas sungai rata;

• dengan bantuan saluran pintasan khas — saluran terbitan. Stesen terbitan kebanyakannya dibina di kawasan pergunungan. Terusan lencongan mempunyai cerun yang sangat kecil, jadi pada penghujungnya keseluruhan bahagian kepala bahagian sungai yang dikelilingi oleh terusan hampir tertumpu sepenuhnya.

Daya aliran dalam penjajaran struktur ditentukan oleh jumlah air yang melalui pintu dalam satu saat, Q dan kepala H. Jika Q diukur dalam m3/sec, dan H dalam meter, maka kadar aliran dalam bahagian akan sama dengan:

Pp = 9.81 * Q* 3 kW.

Hanya sebahagian daripada kapasiti ini, sama dengan kecekapan pemasangan, akan digunakan dalam penjana elektrik loji hidroelektrik. Oleh itu, kuasa loji kuasa di kepala H dan aliran air melalui turbin Q ialah:

P = 9.81*B* H* kecekapan kW.

Bilik enjin untuk loji hidroelektrik

Dalam keadaan operasi sebenar loji hidroelektrik, sebahagian daripada air mungkin dilepaskan melepasi turbin.

Tenaga aliran telah digunakan selama berabad-abad. Penggunaan meluas kuasa air menjadi mungkin hanya pada akhir abad ke-19, apabila ia dicipta pengubah elektrik dan dicipta sistem arus ulang-alik tiga fasa... Keupayaan untuk menghantar tenaga pada jarak yang jauh memungkinkan untuk memanfaatkan tenaga arus air yang paling kuat.

Loji Hidroelektrik Three Gorges China, yang terletak di Sungai Yangtze, adalah yang terbesar di dunia dari segi kapasiti terpasang.

Komposisi dan susunan kemudahan hidroteknik loji kuasa hidroelektrik

Struktur unit struktur loji kuasa hidroelektrik empangan biasanya termasuk:

• kepala empangan. Di bahagian atas empangan, takungan dengan isipadu yang lebih besar atau lebih kecil terbentuk bergantung kepada keadaan topografi dan ketinggian empangan, yang mengawal aliran air melalui turbin mengikut jadual beban;

• bangunan hidroelektrik;

• longkang, mempunyai tujuan yang berbeza dan reka bentuk yang sama berbeza: untuk mengeluarkan lebihan air yang tidak digunakan dalam turbin, contohnya semasa banjir (limpahan); untuk menurunkan ufuk air di perairan limpahan, yang kadang-kadang diperlukan, sebagai contoh, apabila membaiki kemudahan hidraulik (saliran); untuk pengagihan air antara pengguna air (kemudahan pengambilan air);

• kemudahan pengangkutan — kunci boleh dilayari, menyediakan melalui navigasi di sungai, rak dan rakit untuk berakit kayu;

• kemudahan laluan ikan.

Bahagian bangunan loji hidroelektrik

Struktur biasa loji hidroelektrik terbitan — saluran lencongan dan perpaipan dari saluran ke turbin.

Nilai utama, yang paling bertanggungjawab secara teknikal dan pautan paling mahal dalam blok loji kuasa hidro ialah empangan. Empangan dibezakan di sepanjang laluan laluan air:

• pekakyang tidak membenarkan laluan air;

• alur tumpahandi mana air melimpah ke atas puncak empangan;

• papan panelyang membiarkan air masuk apabila perisai (pintu) dibuka.

Cornalvo ialah sebuah empangan di Sepanyol, di wilayah Badajoz, yang telah beroperasi selama hampir 2,000 tahun.

Empangan biasanya adalah tanah dan konkrit.

Profil melintang empangan bumi: 1 — gigi; 2 - lapisan pelindung pasir dan kerikil; 3 — grid tanah liat: 4 — badan empangan; 5 — lapisan asas kalis air

Rajah menunjukkan profil empangan tanah liat yang dibina di atas lapisan telap dengan ketebalan rendah. Badan empangan dibuang dari mana-mana tanah yang tidak mengandungi sejumlah besar kekotoran organik dan garam larut air.

Apabila mengisi empangan dengan tanah telap, grid tanah liat diletakkan di dalam badan empangan untuk mengelakkan penapisan air. Lapisan telap di mana empangan dibina dipotong oleh gigi kalis air atas sebab yang sama.

Jika empangan dipenuhi sepenuhnya dengan tanah liat atau tanah berpasir, maka tidak ada keperluan untuk penghalang resapan. Di bahagian atas, skrin ditutup dengan lapisan pelindung pasir dan kerikil, yang seterusnya dilindungi daripada hakisan ombak oleh turapan batu (dari puncak empangan ke tanda yang terletak 0.5 — 0.7 m di bawah ufuk air yang paling rendah. di bahagian atas air).

Apabila mengisi empangan tanah liat, setiap lapisan dipadatkan dengan teliti dengan penggelek. Mengalirkan air melalui puncak empangan tanah liat tidak boleh diterima, kerana terdapat bahaya hakisannya. Sebuah jalan biasanya dibina di sepanjang puncak empangan tanah, yang menentukan lebar puncak. Permatang itu diasfalkan dengan cara biasa.

Lebar dasar empangan bergantung pada ketinggiannya dan pada kecenderungan cerun yang diandaikan ke ufuk. Cerun hulu menjadi lebih rata daripada cerun hilir.

Pada masa ini, kaedah hidromekanisasi digunakan secara meluas dalam pembinaan empangan tanah besar.

Empangan Willow Creek, Oregon, Amerika Syarikat, empangan jenis graviti yang diperbuat daripada konkrit

Skim empangan konkrit buta: 1 - saliran empangan; 2 — galeri tontonan; 3 - pengumpul; 4 - saliran asas

Rajah menunjukkan sebuah empangan konkrit kosong dengan profil biasa dengan lorong trafik di atas. Untuk sambungan empangan yang lebih dipercayai dengan tanah dan tebing, asas empangan dibuat dalam bentuk beberapa tebing. Gigi dengan kedalaman 0.05 — 1.0 Z terletak pada bahagian tekanan.

Untuk memerangi penapisan, tirai anti-penapisan diletakkan di bawah gigi, yang mana, melalui sistem lubang gerudi dengan diameter 5 - 15 cm, larutan simen disuntik ke dalam retakan asas (tanah).

Walaupun badan empangan diperbuat daripada konkrit pepejal, air sentiasa meresap melaluinya. Untuk mengalirkan air ini ke hilir, sistem perparitan disusun di dalam empangan, terdiri daripada telaga menegak - longkang (dengan diameter 20 - 30 cm) yang dibuat di dalam badan empangan setiap 1.5 - 3 m.

Air yang disalirkan melaluinya memasuki kuvet galeri pemerhatian 2, dari mana ia dibawa melalui pengumpul mendatar 3 ke kolam bawah. Galeri pemerhatian, yang terletak di dalam badan empangan sepanjang keseluruhannya, dibuat untuk memantau keadaan konkrit dan penapisan air.

Struktur bekalan air terbitan paling kerap dilaksanakan dalam bentuk saluran terbuka. Dalam tanah lembut, bahagian saluran biasanya trapezoid. Dinding dan bahagian bawah saluran dialas dengan konkrit atau asfalt untuk mengurangkan penapisan, mengelakkan hakisan, mengurangkan kekasaran dan kehilangan tekanan yang berkaitan. Pelapisan batu buntar juga digunakan.

Saluran lencongan dalam tanah berbatu mempunyai bahagian segi empat tepat. Jika tidak mungkin untuk menjalankan saluran terbuka, ceruk dengan keratan rentas segi empat tepat atau bulat digunakan. Air dari saluran lencongan ke turbin disalurkan melalui saluran paip. Talian paip adalah logam, konkrit bertetulang dan kayu.