Väikesed hüdroelektrijaamad - tüübid ja projektid

Hüdroelektrijaamad on omavahel ühendatud komponentide kogum, mille eesmärk on muundada energia (kineetiline ja potentsiaalne) elektrienergiaks või vastupidi.

Olemasoleva klassifikatsiooni järgi on väikesed hüdroelektrijaamad (HP) võimsus kuni 10-15 MW, sealhulgas:

• väikesed hüdroelektrijaamad - 1 kuni 10 MW.

• minihüdroelektrijaamad - 0,1 kuni 1 MW.

• mikrohüdroelektrijaam — võimsusega kuni 0,1 MW.

Vooluhulgal ja tõusul on hüdroelektrijaama võimsuses määrav roll. Voolu ja rõhku reguleeritakse vee ülemisse ossa eelnevalt akumuleeritud veevarustuse abil. Mida rohkem vett paagis, seda kõrgem on survevee tase ja vastavalt ka pea.

Hüdroenergeetikas kasutatava hüdroenergia potentsiaali allikaks on suured keskmised ja väikesed jõed, niisutus- ja veevarustussüsteemid, liustike nõlvadelt äravool ja püsilumi.Peamiselt erinevad HEJd üksteisest rõhu tekitamise viisi, vooluhulga reguleerimise astme, paigaldatud põhiseadmete tüübi, veevoolu kasutamise keerukuse (ühe- või multifunktsionaalne) jms poolest.

Väikesed hüdroelektrijaamad (väikesed hüdroelektrijaamad) mängivad elektriliinidest kaugel asuvate autonoomsete tarbijate elektriga varustamisel eriti olulist rolli. Artiklis käsitletakse ühisprojekte, mis kasutavad väikeste ojade energiat.

Praeguse keskkonna kasutamise seadistus on näidatud joonisel fig. 1 a. See toimib järgmiselt. Kui vertikaalseid labasid 1 mõjutab voolav keskkond, tekib hüdrodünaamiline jõud, mis liigutab ballasti velgi. Kinemaatilise lüli 3 kaudu edastab tugi pöördemomendi generaatori võllile, samas kui generaator ise jääb paigale. See hüdroelektrijaam töötab madalveekogudel, mille suurus ja energia määravad selle võimsuse.

Riis. 1. Lamehüdroelektrijaama tööskeemid: a) lamehüdroelektrijaam, b) b) hüdroelektrijaam.

Hüdroelektrijaam (joonis 1, b) kasutab liikumise ajal vedeliku energiat tiiviku 6 abil. Tööratas 1 sisaldab võlli ja sellel asuvaid labasid. Paigaldus on monteeritud pontoonidele 6 kinnitatud raamile 7. Veevoolu suunaga risti kallutatud labad muudavad ratta 4 abil oma orientatsiooni voolu suhtes.

Üks teradest on valmistatud blokeerivatest sise- ja välisosadest koosnevast komposiidist, millel on telje suhtes nurga all paiknev põikkonnektor, mida nõrgestab osade vahele asetatud elastne padi ja elastne ühendus.Elastne ühendus on valmistatud plaatide paki kujul, mis on suunatud keskkonna voolu suunas, erineva pikkusega, kleepuvad tera külge ja on kontaktis selle välisosaga. Seade on suunatud tasasele veevoolule. Rakenduslikud elektritootmismasinad võivad olla sünkroonset ja asünkroonset tüüpi.

Joonisel fig. Nagu on näidatud joonisel fig 2, suunatakse vedeliku vool juhtventiilist 1 vaheldumisi kambritesse 2 ja 3 ning vastupidi.

Riis. 2. Turbiin sifooni vooluteel

Vedeliku pöörlev liikumine kambrites põhjustab turbiini 5 ja sellega ühendatud generaatori aktiveerimisel õhuvõnkumisi ja nende ülevoolu läbi torustike 4 ja 6. Kogu seadme efektiivsuse parandamiseks paigaldatakse see sifooni vooluteele. Probleemivaba töö eelduseks on voolav vedelik, puhas ilma suurte fraktsioonideta. Selle paigaldamise jaoks on vaja prügikasti.

Ujuv veeturbiin võimsusega 16 kW (joonis 3) on ette nähtud voolu kineetilise energia muutmiseks mehaaniliseks ja seejärel elektrienergiaks. Turbiin on kergest (veest kergemast) materjalist piklik ringikujuline element, mille pinnal on spiraalsed ribid. Element on mõlemalt poolt riputatud varraste abil, mis edastavad pöördemomendi generaatorile.

Joonis fig. 3. Ujuv veeturbiin

Hüdroelektrijaam (joonis 4) on ette nähtud elektrienergia tootmiseks minigeneraatori kaudu, mida käitab pöörlevalt lõputu veorihm 1, mille peal asuvad veeämbrid 2. Lint 1 koos koppadega 2 on paigaldatud raamile. 3 on võimalik kanda lainetel. Raam 3 on kinnitatud toele 4, millel asub generaator 5.

Kopad asuvad lindi välisküljel nii, et lahtised küljed on suunatud veevoolu horisontaalsuunas.Koppade arvu määrab generaatori pöörlemise tagamise tingimus. Võimalik on kasutada "redeli" tüüpi seadet koos kinnitatud labadega.

Riis. 4. Rihma ja ämbri kokkupanek

Voolude kineetilise energia kasutamise seade koosneb vastaskallastel vees paiknevatest vertikaalsetest silindritest, millele on asetatud rull (joon. 5).

Riis. 5. Mikrotammi paigaldamine

Terad on paigaldatud rulli ülemise ja alumise telje vahele. Labade ja kiirusvektori vahelise lööginurga tõttu paneb voolav vesi silindrid pöörlema ​​ja läbi rulliku generaator, mis toodab elektrit.

Voolude energia kasutamise seade koosneb veevoolus vertikaalselt paiknevast tiivikust 1, mille ülemisel 1 ja alumisel 3 veljel on liigendlabad 2 (joonis 6). Ülemine serv 1 on ühendatud generaatoriga 4. Labade 2 asendit reguleerib vool ise: risti eesmise vooluga ja paralleelselt ülesvoolu liikumisega.

Riis. 6. Seade, mis muundab veevoolu energiat

Hülssiga mikrohüdroelektrijaam 1 kW (MHES-1) koosneb oravaratta kujul olevast turbiinist 1, juhtlabast 2, painduvast torustikust 3 läbimõõduga 150 mm, veeimemisseadmest 4, a generaator 5, juhtseade 6 ja raam 7 (joonis 7).

Riis. 7. Läbiviigu mikrohüdrojõud 1 kW

Selle MicroHPP töö toimub järgmiselt: veevõtuseade 4 kontsentreerib hüdraulilist keskkonda ja tagab torujuhtme 3 kaudu kõrguse vahe ülemise veetaseme ja tööturbiini 1 vahel, hüdraulikavedeliku teatud rõhu vastasmõju. koos turbiiniga ajab viimast pöörlema.Turbiini 1 pöördemoment edastatakse elektrigeneraatorile.

Sifoonhüdroelektrijaama (joonis 8) kasutatakse seal, kus tammist 1,75 m kõrgusel või looduslike tingimuste tagajärjel on hüdrovedeliku tilk.

Riis. 8. Sifoonhüdraulikaseade

Nende paigaldiste tööpõhimõte on järgmine: hüdraulikavedeliku läbipääs läbi turbiini 1 tõuseb läbi tammi harja, joon. 9, edastatakse pöördemoment läbi võlli 2 ja rihmülekande 3 elektrigeneraatorisse 4. Kasutatud vedel keskkond siseneb paisuva veetoru kaudu tagasivette.

Madalsurve mikrohüdroelektriseade (joonis 9) töötab vedelikusamba nimikõrgusega vähemalt H = 1,5 m. Kui langus väheneb, väheneb väljundvõimsus. Soovitatav kukkumiskõrgus on 1,4-1,6 m.

Riis. 9. Madalrõhu hüdroelektrijaam

Tööpõhimõte põhineb hüdraulikavedeliku koostoimel potentsiaalse energiaga, mis muundatakse pöörlevaks ja seejärel elektriliseks vormiks. Imemisseadmes 1 siseneb vedelik turbiini 2, vedelik segatakse eelnevalt keerisega ja langeva vedeliku tõttu edasi hargnevasse torusse tungides interakteerub turbiini 2 labadega, muundab vedeliku kineetilise energia pöördemoment võllile 3, seejärel elektrigeneraatorile.

Madalsurvejaama kaal on 16 kg võimsusega P = 200 W. Propelleri poolotsene hüdroenergia muundur koosneb survetorustikust 1, juhtvõrest 2, sõukruvi turbiinist 3, ümardatud väljalaskekanalist 4, pöördemomendist ülekandevõll 5 ja elektrigeneraator 6 (joon. 10).

Riis. 10. Poolotsevoolumuundur

Selle konstruktsiooni elektrivõimsus on vahemikus 1-10 kW kõrguste vahega Nm = 2,2-5,7 m Veekulu QH = 0,05-0,21 m 3m / s. Kõrguste vahe Nm = 2,2-5,7 m. Turbiini pöörlemiskiirus on wn = 1000 p/min.

Elektrimootoril 2PEDV-22-219 põhinev kapselhüdrauliline muundur (joonis 11) töötab sarnaselt eelmisele hüdroelektrijaamale kõrgusega H = 2,5-6,3 m ja vee voolukiirusega Q = 0,005-0,14 m 3 / s Elektrivõimsus 1-5 kW. Veeturbiinide läbimõõt on 0,2-0,254 m Hüdraulilise ratta läbimõõt on Dk = 0,35-0,4 m.

Riis. 11. Kapsel-mikrohüdroelektrijaam

Otsevoolu hüdromuundur (joonis 12) koosneb sõukruvi turbiinist 1, juhtvõrest 2, pöördemomendi ülekandevõllist 3, elektrigeneraatorist 4, väljalasketorustikust 5. See töötab survetorustiku abil.

Riis. 12. Otsevoolu hüdromuundur

Hüdrokonverter (joonis 13) on ette nähtud kiiresti liikuva vedela keskkonna energia muundamiseks elektrienergiaks.

Riis. 13. Hüdrauliline energiamuundur kiireks veevooluks

See koosneb propellerturbiinist 1, mis asub kapslis 2 ja on paigaldatud veevooludele, mida nimetatakse "kiireteks vooludeks". Kapsel asub juhtlabas 4, mis on paigaldatud vedela keskkonna sisse. Turbiini pöördemoment edastatakse võllile 5 ja seejärel elektrigeneraatorile 6.