Kis vízerőművek - típusok és projektek

A vízerőművek olyan alkatrészek összessége, amelyek egymással kapcsolatban vannak, és az energiát (kinetikai és potenciális) elektromos energiává alakítják vagy fordítva.

A meglévő besorolás szerint a kicsik azok vízerőművek (HPP) teljesítmény 10-15 MW-ig, beleértve:

• kis vízerőművek - 1-10 MW.

• mini-vízerőművek – 0,1-1 MW.

• mikro-vízerőmű – legfeljebb 0,1 MW teljesítményű.

A vízerőmű kapacitásában az áramlás és a nyomás meghatározó szerepet játszik. Az áramlás és a nyomás szabályozása a víz felső részében előre felhalmozott vízellátással történik. Minél több víz van a tartályban, annál magasabb a nyomás vízszintje és ennek megfelelően a fej.

A vízenergiában felhasznált vízenergia-potenciál forrása a nagy közepes és kis folyók, az öntöző- és vízellátó rendszerek, a gleccserek lejtős lefolyása és az állandó hó.A HPP-k elsősorban a nyomásképzés módjában, az áramlásszabályozás mértékében, a telepített főberendezések típusában, a vízáram felhasználásának összetettségében (egy vagy többfunkciós) stb. térnek el egymástól.

A kis vízerőművek (kis vízi erőművek) különösen fontos szerepet töltenek be az elektromos vezetékektől távol elszórt autonóm fogyasztók villamos energiával való ellátásában. A cikk olyan közös projekteket tárgyal, amelyek kis patakok energiáját használják fel.

Az aktuális környezet használatának beállítása a ábrán látható. 1 a. A következőképpen működik. Amikor az 1 függőleges lapátokat az áramló közeg befolyásolja, hidrodinamikai erő lép fel, amely meghajtja a ballasztperemeket. A 3 kinematikus láncszemen keresztül a tartó nyomatékot továbbít a generátor tengelyére, miközben maga a generátor álló helyzetben marad. Ez a vízerőmű alföldi vízfolyásokon működik, amelyek mérete és energiája határozza meg kapacitását.

Rizs. 1. Lapos vízi erőmű működési vázlatai: a) síkvízi erőmű, b) b) vízerőmű.

A vízerőmű (1. ábra, b) mozgás közben a folyadék energiáját használja fel a 6 járókerék segítségével. Az 1 járókerék egy tengelyt és rajta elhelyezett lapátokat tartalmaz. A beépítés a 6 pontonokra rögzített 7 keretre van felszerelve. A víz áramlási irányára merőlegesen megdöntött lapátok a 4 kerék segítségével változtatják az áramlás irányát.

Az egyik penge egymásba illeszkedő belső és külső részekből álló kompozitból készül, amelynek keresztirányú csatlakozója a tengellyel szöget zár be, és gyengíti az alkatrészek között elhelyezett rugalmas betéttel és egy rugalmas csatlakozással.A rugalmas csatlakozás a közeg áramlása felé néző, változó hosszúságú, a pengéhez tapadó és annak külső részével érintkező lemezcsomag formájában készül. A készülék sík vízáramra van orientálva. Az alkalmazott áramtermelő gépek lehetnek szinkron és aszinkron típusúak.

ábrán látható. A 2. ábrán látható, hogy az 1 vezérlőszelepből a folyadékáramot váltakozva a 2. és 3. kamrába terelik, és fordítva.

Rizs. 2. Turbina a szifon áramlási útján

A kamrákban a folyadék forgó mozgása levegőrezgéseket és azok túlcsordulását okozza a 4 és 6 csővezetékeken az 5 turbina és a hozzá kapcsolódó generátor aktiválásával. A teljes készülék hatékonyságának javítása érdekében a szifon áramlási útvonalába kell beszerelni. A problémamentes működés előfeltétele az áramló folyadék, tiszta, nagy frakciók nélkül. Ehhez a telepítéshez szemetestartóra van szükség.

A 16 kW teljesítményű úszó vízturbina (3. ábra) az áramlás mozgási energiáját mechanikai, majd elektromos energiává alakítja. A turbina könnyű (a víznél könnyebb) anyagból készült, hosszúkás kör alakú elem, felületén spirális bordákkal. Az elemet mindkét oldalon rudak felfüggesztik, amelyek nyomatékot adnak át a generátornak.

Ábra. 3. Lebegő vízturbina

A hidraulikus erőmű (4. ábra) úgy van kialakítva, hogy egy minigenerátoron keresztül termeljen villamos energiát, amelyet egy végtelenített hajtószíj 1 hajt meg, amelyen 2 vízvödrök találhatók. 3 hullámokon hordozható . A 3 keret egy 4 tartóhoz van rögzítve, amelyen az 5 generátor található.

A vödrök a heveder külső oldalán helyezkednek el úgy, hogy a nyitott oldaluk a víz áramlásának vízszintes irányába nézzen.A kanalak számát a generátor forgását biztosító feltétel határozza meg. Lehetséges egy "létra" típusú eszköz használatának egy változata csatlakoztatott pengével.

Rizs. 4. Az öv és a vödör összeszerelése

Az áramlások kinetikus energiájának felhasználására szolgáló eszköz a vízben a szemközti partokon elhelyezett függőleges hengerekből áll, amelyekre egy görgőt helyeznek (5. ábra).

Rizs. 5. Mikrogát telepítése

A pengék a görgő felső és alsó tengelye közé vannak felszerelve. A lapátok és a sebességvektor közötti ütési szög miatt az áramló víz meghajtja a hengereket, a hengeren keresztül pedig egy generátort, amely áramot termel.

Az áramlások energiáját hasznosító berendezés a vízáramban függőlegesen elhelyezett 1 járókerékből áll, a felső 1 és alsó 3 peremeken csuklós 2 lapátokkal (6. ábra). Az 1 felső él a 4 generátorral van összekötve. A 2 lapátok helyzetét maga az áramlás szabályozza: merőlegesen az elülső áramlásra és párhuzamosan a felfelé irányuló mozgással.

Rizs. 6. A vízáramlás energiáját átalakító berendezés

Az 1 kW teljesítményű hüvelyes mikro-vízerőmű (MHES-1) egy mókuskerék 1 formájú turbinából, egy 2 vezetőlapátból, egy 150 mm átmérőjű rugalmas csővezetékből 3, egy vízszívó berendezésből 4, egy 5 generátor, 6 vezérlőegység és 7 keret (7. ábra).

Rizs. 7. Persely mikro vízerő 1 kW

A MicroHPP működése a következőképpen történik: a 4 vízbevezető berendezés koncentrálja a hidraulikus közeget, és a 3 csővezetéken keresztül magasságkülönbséget biztosít a felső vízszint és az 1 munkaturbina között, a hidraulikafolyadék bizonyos nyomásának kölcsönhatása. a turbinával az utóbbit forgásban hajtja.Az 1 turbina forgatónyomatéka az elektromos generátorra kerül.

Szifonos vízerőművet (8. ábra) ott alkalmaznak, ahol a gáttól 1,75 m magasságban vagy a természeti viszonyok következtében egy csepp hidraulikafolyadék van.

Rizs. 8. Szifon hidraulikus egység

Ezeknek a berendezéseknek a működése a következő: a hidraulikafolyadék áthaladása az 1 turbinán keresztül a gát gerincén keresztül emelkedik, 3. ábra. A 9. ábra szerint a forgatónyomaték a 2 tengelyen és a 3 szíjfogaskereken keresztül a 4 elektromos generátorhoz jut. Az elhasznált folyékony közeg a táguló vízvezetéken keresztül jut a hátsó vízbe.

Egy kisnyomású mikrohidroelektromos berendezés (9. ábra) legalább H = 1,5 m névleges folyadékoszlop magassággal működik. A lecsökkenés csökkenésével a kimeneti teljesítmény csökken. Az ajánlott ejtési magasság 1,4-1,6 m.

Rizs. 9. Alacsony nyomású vízerőmű

A működés elve a hidraulikafolyadék és a potenciális energia kölcsönhatásán alapul, amely forgó, majd elektromos formává alakul. Az 1 szívóberendezésben a folyadék belép a 2 turbinába, a folyadékot elővortexeljük, és a lehulló folyadék miatt tovább hatolva az elágazó csövön, kölcsönhatásba lép a 2 turbina lapátjaival, a folyadék mozgási energiáját egy nyomatékot a 3 tengelyre, majd az elektromos generátorra.

A kisnyomású állomás tömege 16 kg P = 200 W teljesítménnyel. A légcsavar félig közvetlen vízerőmű-átalakító egy nyomócsőből 1, egy vezetőrácsból 2, egy propeller turbinából 3, egy lekerekített kimeneti csatornából 4, egy nyomatékból áll. hajtóműtengely 5 és elektromos generátor 6 (10. ábra).

Rizs. 10. Félig közvetlen áramlásátalakító

Ennek a kialakításnak az elektromos teljesítménye 1-10 kW, magasságkülönbség Nm = 2,2-5,7 m Vízfogyasztás QH = 0,05-0,21 m 3m / s. A magasságkülönbség Nm = 2,2-5,7 m A turbina forgási sebessége wn = 1000 ford./perc.

A 2PEDV-22-219 villanymotorra épülő kapszulahidraulikus átalakító (11. ábra) az előző vízerőműhöz hasonlóan működik, H = 2,5-6,3 m magasságú és Q = 0,005-0,14 m 3 / s vízáramlási sebességgel. Elektromos teljesítmény 1-5 kW. A vízturbinák átmérője 0,2-0,254 m, a hidraulikus kerék átmérője Dk = 0,35-0,4 m.

Rizs. 11. Kapszula mikro-vízerőmű

A közvetlen áramlású hidraulikus átalakító (12. ábra) 1 propellerturbinából, 2 vezetőrácsból, 3 nyomatékátviteli tengelyből, 4 elektromos generátorból, 5 kipufogócsőből áll. Nyomócsővel működik.

Rizs. 12. Közvetlen áramlású hidraulikus átalakító

A hidrokonverter (13. ábra) a gyorsan mozgó folyékony közeg energiáját elektromos energiává alakítja.

Rizs. 13. Hidraulikus energiaátalakító a gyors vízáramláshoz

Egy propeller 1 turbinából áll, amely egy 2 kapszulában van elhelyezve, és a „gyorsáramoknak” nevezett vízáramokra van felszerelve. A kapszula a 4 vezetőlapátban található, amely a folyékony közeg belsejében van felszerelve. A turbina nyomatéka az 5 tengelyre, majd a 6 elektromos generátorra kerül.