A vízáramlás energiájának felhasználása, vízierőművek (HP) vízi szerkezeteinek berendezése

A víz energiája áramlik

A vízáramlás energiáját (potenciálját) két mennyiség határozza meg: az átfolyó víz mennyisége és a torkolatba esésének magassága.

Természetes állapotban a folyó áramlásának energiája a csatorna eróziójára, a talajrészecskék átvitelére, a partokon és a fenéken való súrlódásra fordítódik.

Ily módon a víz áramlásának energiája az áramlásban, bár egyenetlenül oszlik el – a fenék lejtőitől és a víz másodlagos áramlási sebességétől függően. Annak érdekében, hogy az áramlás energiáját egy bizonyos területen belül felhasználhassuk, egy szakaszba kell koncentrálni - egy igazításba.

Néha egy ilyen koncentrációt a természet hoz létre vízesések formájában, de a legtöbb esetben mesterségesen, vízesések segítségével kell létrehozni. hidraulikus szerkezetek.

Az itaipui vízierőmű a világ legnagyobb villamosenergia-termelő vízerőműve

Az energia az építkezésen koncentrálódik vízerőművek (HPP) két út:

• a folyót elzáró gát, amely a medencében a folyásirányban felfelé – a folyásirányban felfelé, a medence szintjétől N méterre – a folyásirányban lefelé vizet emel. Az upstream és downstream H szintek különbségét fejnek nevezzük. Azokat a vízerőműveket, ahol a fejet egy gát hozza létre, gátközelinek nevezik, és általában lapos folyókra építik;

• speciális bypass csatorna — származékcsatorna — segítségével. A levezető állomásokat főként hegyvidéki területeken építik. A terelőcsatorna igen kis lejtésű, így a végén a csatorna által körülvett folyószakasz teljes feje szinte teljesen koncentrálódik.

Áramlási erő a szerkezet igazításában a kapun egy másodperc alatt áthaladó víz mennyisége, Q és H magassága határozza meg. Ha a Q-t m3/sec-ben, a H-t pedig méterben mérjük, akkor az áramlási sebesség a szakaszon egyenlő lesz:

Pp = 9,81 * Q* 3 kW.

Ennek a kapacitásnak csak a létesítmény hatásfokának megfelelő része kerül felhasználásra a vízerőmű elektromos generátoraiban. Ezért az erőmű teljesítménye a H fejnél és a vízáramlás a Q turbinákon:

P = 9,81*B* H* hatásfok kW.

Vízierőmű motorháza

A vízerőművek valós üzemi körülményei között a víz egy része a turbinákon túl távozhat.

A patakok energiáját évszázadok óta használják. A vízenergia széles körű felhasználása csak a 19. század végén vált lehetővé, amikor feltalálták. elektromos transzformátor és létrehozta háromfázisú váltakozó áramú rendszer... Az energia nagy távolságra történő átvitelének képessége lehetővé tette a legerősebb vízáramlatok energiájának hasznosítását.

A Jangce folyó mellett található, háromszoros kínai vízierőmű a világ legnagyobb beépített kapacitása.

Vízerőművek hidrotechnikai létesítményeinek összetétele, elrendezése

A gátas vízi erőmű szerkezeti egységének felépítése általában a következőket tartalmazza:

• gát fejét. A gát felső szakaszán a domborzati viszonyoktól és a gát magasságától függően kisebb-nagyobb térfogatú tározó alakul ki, amely a terhelési ütemtervnek megfelelően szabályozza a turbinákon áthaladó víz áramlását;

• vízerőmű épület;

• ereszcsatornák, eltérő rendeltetésű és ennek megfelelően eltérő kialakítású: a turbinákban fel nem használt vízfelesleg elvezetésére, például áradások (túlfolyások) során; a vízhorizont csökkentésére a túlfolyó vizekben, ami néha szükséges, például hidraulikus létesítmények javításakor (vízelvezetés); vízfelhasználók közötti vízelosztásra (vízbevételi létesítmények);

• közlekedési lehetőségek — hajózható zsilipek, amelyek a folyón hajózással, polcok és tutajok fa tutajozáshoz;

• halátjáró létesítmények.

A vízierőmű épületéről szóló rész

A származékos vízerőmű jellemző szerkezetei — elterelő csatorna és csővezetékek a csatornától a turbinákig.

A vízerőműblokk fő értéke, műszakilag legfelelősebb és legdrágább láncszeme a gát. A gátakat megkülönböztetik a víz áthaladása mentén:

• süketamelyek nem engedik a víz áthaladását;

• spillwayamelyben a víz túlcsordul a gát gerincén;

• paneltáblaamelyek a pajzsok (kapuk) kinyitásakor vizet engednek be.

A Cornalvo egy gát Spanyolországban, Badajoz tartományban, amely közel 2000 éve működik.

A gátak általában földből és betonból készülnek.

A földgát keresztirányú profilja: 1 — fog; 2 — homok és kavics védőréteg; 3 — agyagrács: 4 — gáttest; 5 — vízálló alapréteg

Az ábrán egy kis vastagságú vízáteresztő rétegre épített agyaggáta profilja látható. A gáttestet minden olyan talajból kiürítik, amely nem tartalmaz nagy mennyiségű szerves szennyeződést és vízben oldódó sókat.

A gát vízáteresztő talajokkal való feltöltésekor a gáttestben agyagrácsot helyeznek el, hogy megakadályozzák a víz szűrését. A vízáteresztő réteget, amelyre a gát épül, ugyanezen okokból vízálló fog vágja le.

Ha a gát teljesen ki van töltve agyagos vagy homokos talajjal, akkor nincs szükség szivárgásgátlóra. Felül a képernyőt homok és kavics védőréteg borítja, amelyet viszont kőburkolat véd a hullámeróziótól (a gát gerincétől a lehető legalacsonyabb vízhorizont alatt 0,5-0,7 méterrel a felső vizeken).

Az agyaggáta feltöltésekor minden réteget óvatosan hengerekkel tömörítenek. A víz leeresztése egy agyaggáton keresztül megengedhetetlen, mivel fennáll annak eróziójának veszélye. Az utat általában egy földgát gerince mentén építik, amely meghatározza a taraj szélességét. A gerinc aszfaltozása a szokásos módon történik.

A gát alapjának szélessége a magasságától és a lejtők horizonthoz viszonyított feltételezett dőlésétől függ. A felvízi lejtő laposabb lesz, mint az alsó lejtő.

Jelenleg a hidromechanizációs módszert széles körben alkalmazzák nagyméretű földgátak építésénél.

Willow Creek Dam, Oregon, USA, betonból készült gravitációs típusú gát

A vakbeton gát vázlata: 1 — a gát vízelvezetése; 2 — kilátó; 3 — gyűjtő; 4 — az alap vízelvezetése

Az ábrán egy üres betongát látható, szabályos profillal, felül forgalmi sávval. A gát talajjal és partokkal való megbízhatóbb összekapcsolása érdekében a gát alapja több párkány formájában készül. A nyomóoldalon egy 0,05 — 1,0 Z mélységű fog található.

A szűrés leküzdésére a fog alá szűrésgátló függönyöket helyeznek, amelyekhez egy 5-15 cm átmérőjű furatrendszeren keresztül a cementoldatot az alap (talaj) repedéseibe fecskendezik.

Bár a gát teste tömör betonból készült, a víz mindig átszivárog rajta. Ennek a víznek a folyásirányban történő elvezetésére a gátban egy vízelvezető rendszert alakítanak ki, amely függőleges kutakból áll - 20-30 cm átmérőjű lefolyókból, amelyeket a gáttestben 1,5-3 méterenként készítenek.

A rajtuk elvezetett víz a 2. megfigyelőcsarnok küvettáiba jut, ahonnan vízszintes 3 kollektorokon keresztül az alsó medencébe vezetik. A teljes hosszában a gáttestben futó megfigyelő galéria a beton és a vízszűrés állapotának figyelésére készült.

A származtatott vízellátó szerkezeteket leggyakrabban nyitott csatorna formájában valósítják meg. Lágy talajon a csatornaszakasz általában trapéz alakú. A csatorna falai és alja betonnal vagy aszfalttal van bélelve a szűrés csökkentése, az erózió megelőzése, az érdesség és a kapcsolódó nyomásveszteségek csökkentése érdekében. Macskaköves burkolatot is alkalmaznak.

Az elterelő csatornák sziklás talajban téglalap alakúak. Ha nyílt csatorna kivitelezése nem lehetséges, téglalap vagy kör keresztmetszetű bemélyedéseket használnak. Az elterelő csatornából a turbinákba a vizet csővezetékeken vezetik be. A csővezetékek fém, vasbeton és fa.