Hidrocentrale mici - tipuri si proiecte

Centralele hidroelectrice sunt un set de componente care sunt interconectate și servesc la transformarea energiei (cinetice și potențiale) în energie electrică sau invers.

Conform clasificării existente, cei mici sunt centrale hidroelectrice (HPP) putere de până la 10-15 MW, inclusiv:

• hidrocentrale mici — de la 1 la 10 MW.

• minihidrocentrale — de la 0,1 la 1 MW.

• microhidrocentrală — cu o capacitate de până la 0,1 MW.

Debitul și înălțimea joacă un rol decisiv în capacitatea unei centrale hidroelectrice. Debitul și presiunea sunt reglate cu ajutorul unei surse de apă pre-acumulată în partea superioară a apei. Cu cât mai multă apă în rezervor, cu atât este mai mare nivelul apei sub presiune și, în consecință, capul.

Sursa potențialului hidroenergetic utilizat în hidroenergie este râurile mari, medii și mici, sistemele de irigare și alimentare cu apă, scurgerea versantului ghețarilor și zăpada permanentă.HPP-urile diferă între ele în principal prin felul în care creează presiune, gradul de reglare a debitului, tipul de echipament principal instalat, complexitatea utilizării debitului de apă (singură sau multifuncțională) etc.

Hidrocentralele mici (hidrocentrale mici) joacă un rol deosebit de important în furnizarea de energie electrică a consumatorilor autonomi împrăștiați departe de liniile electrice. Articolul discută proiecte comune care folosesc energia unor pâraie mici.

Configurația pentru utilizarea mediului actual este prezentată în Fig. 1 a. Funcționează după cum urmează. Când paletele verticale 1 sunt influențate de mediul care curge, apare o forță hidrodinamică care antrenează jantele de balast. Prin legătura cinematică 3, suportul transmite cuplul arborelui generatorului, în timp ce generatorul în sine rămâne staționar. Această hidrocentrală funcționează pe cursurile de apă de câmpie a căror dimensiune și energie îi determină capacitatea.

Orez. 1. Scheme de funcționare a unei hidrocentrale plate: a) hidrocentrală plată, b) b) hidrocentrală.

Hidrocentrala (Fig. 1, b), în timpul mișcării, folosește energia lichidului prin intermediul rotorului 6. Rotorul 1 conține un arbore și palete situate pe el. Instalația se montează pe un cadru 7 fixat pe pontoane 6. Lamele, înclinate perpendicular pe direcția curgerii apei, își schimbă orientarea față de flux cu ajutorul roții 4.

Una dintre lame este realizată dintr-un compozit de părți interioare și exterioare interblocate, având un conector transversal situat în unghi față de axă și este slăbită de un tampon elastic plasat între piese și o legătură elastică.Legatura elastica se realizeaza sub forma unui pachet de placi orientate spre curgerea mediului, de lungime variabila, aderand de lama si in contact cu partea exterioara a acestuia. Dispozitivul este orientat spre un flux de apă plat. Mașinile de generare a energiei aplicate pot fi de tip sincron și asincron.

În cele prezentate în fig. 2, fluxul de fluid de la supapa de control 1 este deviat alternativ în camerele 2 și 3 și invers.

Orez. 2. Turbină în calea de curgere a sifonului

Mișcarea de rotație a lichidului în camere provoacă oscilații ale aerului și revărsarea acestora prin conductele 4 și 6 cu activarea turbinei 5 și a generatorului conectat la aceasta. Pentru a îmbunătăți eficiența întregului dispozitiv, acesta este instalat pe calea de curgere a sifonului. Condițiile preliminare pentru o funcționare fără probleme sunt lichidul curgător, curat, fără fracțiuni mari. Pentru această instalare este necesar un coș de gunoi.

O turbină cu apă plutitoare cu o putere de 16 kW (Fig. 3) este proiectată pentru a transforma energia cinetică a fluxului în energie mecanică și apoi în energie electrică. Turbina este un element circular alungit din material ușor (mai ușor decât apa) cu aripioare elicoidale la suprafață. Elementul este suspendat pe ambele părți de tije care transmit cuplul generatorului.

Smochin. 3. Turbină cu apă plutitoare

Centrala hidraulică (Fig. 4) este proiectată pentru a genera energie electrică printr-un mini-generator, care este antrenat în rotație de o curea de transmisie fără sfârșit 1 cu găleți de apă 2 amplasate pe ea. Pe un cadru este montată o curea 1 cu găleți 2. 3 capabil de a fi purtat pe valuri . Cadrul 3 este atașat de un suport 4 pe care se află generatorul 5.

Gălețile sunt amplasate pe partea exterioară a centurii, cu părțile deschise îndreptate spre direcția orizontală a fluxului de apă.Numărul de găleți este determinat de condiția de asigurare a rotației generatorului. Este posibilă o variantă de utilizare a unui dispozitiv de tip „scăriță” cu lame atașate.

Orez. 4. Asamblarea curelei și găleții

Dispozitivul de utilizare a energiei cinetice a fluxurilor este format din cilindri verticali situati in apa pe maluri opuse, pe care este asezata o rola (Fig. 5).

Orez. 5. Instalarea unui microbaraj

Lamele sunt montate între axa superioară și inferioară a rolei. Datorită unghiului de atac dintre palete și vectorul viteză, apa care curge antrenează cilindrii în rotație, iar prin rolă, un generator care generează electricitate.

Dispozitivul de utilizare a energiei fluxurilor este alcătuit dintr-un rotor 1 situat vertical în fluxul de apă, cu palete articulate 2 pe jantele superioare 1 și inferioare 3 (Fig. 6). Marginea superioară 1 este conectată la generatorul 4. Poziția paletelor 2 este reglată de curgerea propriu-zisă: perpendicular pe fluxul frontal și paralel cu mișcarea din amonte.

Orez. 6. Un dispozitiv care convertește energia curgerii apei

Microhidrocentrala cu manșon de 1 kW (MHES-1) constă dintr-o turbină sub formă de roată veveriță 1, o paletă de ghidare 2, o conductă flexibilă 3 cu diametrul de 150 mm, un dispozitiv de aspirare a apei 4 , un generatorul 5, o unitate de control 6 și cadrul 7 (Fig. 7).

Orez. 7. Bucsa microhidroenergetica 1 kW

Funcționarea acestui MicroHPP se realizează astfel: dispozitivul de admisie a apei 4 concentrează mediul hidraulic și prin conducta 3 asigură o diferență de înălțime între nivelul superior al apei și turbina de lucru 1, interacțiunea unei anumite presiuni a fluidului hidraulic. cu turbina antrenează aceasta din urmă în rotație.Cuplul turbinei 1 este transmis generatorului electric.

O centrală hidroelectrică cu sifon (Fig. 8) este utilizată acolo unde există o picătură de fluid hidraulic la o înălțime de 1,75 m de baraj sau ca urmare a condițiilor naturale.

Orez. 8. Grup hidraulic sifon

Funcţionarea acestor instalaţii este următoarea: trecerea fluidului hidraulic prin turbina 1 se ridică prin creasta barajului, fig. 9, cuplul este transmis prin arborele 2 și curea dințată 3 către generatorul electric 4. Mediul lichid uzat intră în apa din spate prin conducta de apă în expansiune.

O instalație microhidroelectrică de joasă presiune (Fig. 9) funcționează cu o înălțime nominală a coloanei de lichid de cel puțin H = 1,5 m. Pe măsură ce caderea scade, puterea de ieșire scade. Înălțimea de cădere recomandată este de 1,4-1,6 m.

Orez. 9. Hidrocentrala de joasa presiune

Principiul de funcționare se bazează pe interacțiunea fluidului hidraulic cu energia potențială, transformată în formă rotativă și apoi în formă electrică. În dispozitivul de aspirare 1, lichidul intră în turbina 2, lichidul este pre-vortexat și, pătrunzând în continuare în conducta de ramificație din cauza lichidului care cade, interacționează cu paletele turbinei 2, transformă energia cinetică a lichidului într-un cuplul pe arborele 3, apoi la generatorul electric.

Greutatea stației de joasă presiune este de 16 kg cu puterea P = 200 W. Convertorul hidroenergetic semidirect cu elice este format dintr-o conductă de presiune 1, o grilă de ghidare 2, o turbină cu elice 3, un canal de evacuare rotunjit 4, un cuplu. arborele de transmisie 5 și generatorul electric 6 (fig. 10).

Orez. 10. Convertor de debit semidirect

Puterea electrică a acestui design este în intervalul 1-10 kW cu o diferență de înălțime Nm = 2,2-5,7 m. Consumul de apă QH = 0,05-0,21 m 3m / s. Diferența de înălțime Nm = 2,2-5,7 m. Viteza de rotație a turbinei va fi wn = 1000 rpm.

Convertorul hidraulic capsulă bazat pe motorul electric 2PEDV-22-219 (Fig. 11) funcționează similar cu hidrocentrala anterioară cu o înălțime H = 2,5-6,3 m și un debit de apă Q = 0,005-0,14 m 3 / s Putere electrica 1-5 kW. Diametrul turbinelor cu apă este de la 0,2 la 0,254 m. Diametrul roții hidraulice este Dk = 0,35-0,4 m.

Orez. 11. Microhidrocentrala capsule

Convertorul hidraulic cu flux direct (Fig. 12) este format dintr-o turbină cu elice 1, o grilă de ghidare 2, un arbore de transmisie a cuplului 3, un generator electric 4, o conductă de evacuare 5. Funcționează folosind o conductă de presiune.

Orez. 12. Convertor hidraulic cu flux direct

Hidroconvertorul (Fig. 13) este proiectat pentru a converti energia unui mediu lichid cu mișcare rapidă în energie electrică.

Orez. 13. Convertor hidraulic de energie pentru debit rapid de apă

Se compune dintr-o turbină cu elice 1, amplasată într-o capsulă 2, și este instalată pe curenți de apă numiți „curenți rapizi”. Capsula este situată în paleta de ghidare 4, care este montată în interiorul mediului fluid. Cuplul de la turbină este transmis arborelui 5 și apoi generatorului electric 6.