Изграждане на турбина на водноелектрическа централа с мощност 300 kVA. Водноелектрически източник

Разнообразието от възможности и уникалност на техническите решения, използвани при изграждането на водноелектрически централи, е невероятно. Всъщност не е толкова лесно да се намерят две еднакви станции. Но все още има класификация от тях, въз основа на определени характеристики - критерии.

Метод за създаване на натиск

Може би най-очевидният критерий е метод за създаване на натиск:

• водноелектрическа централа (ВЕЦ);
• отклонителна водноелектрическа централа;
• помпено-акумулираща електроцентрала (ПАЕЦ);
• приливна електроцентрала (ТЕЦ).

Между тези четири основни типа водноелектрически централи има характерни разлики. Речна водноелектрическа централа се намира на река, преграждайки течението й с язовир за създаване на налягане и резервоар. Производна водноелектрическа централа обикновено разположени на криволичещи планински реки, където е възможно да се свържат клоновете на реката с тръбопровод, за да се позволи на част от потока да тече по по-къс път. В този случай налягането се създава от естествената разлика в терена и резервоарът може напълно да отсъства. Помпено-акумулираща електроцентрала се състои от два басейна, разположени на различни нива. Басейните са свързани с тръбопроводи, през които водата може да тече в долния басейн от горния и да се изпомпва обратно. приливна електроцентрала разположен в залив, блокиран от язовир за създаване на резервоар. За разлика от помпено-акумулираща електроцентрала Работният цикъл на ТЕС зависи от приливното явление.

Стойност на налягането

Въз основа на налягането, генерирано от хидравличната структура (HTS), водноелектрическите централи се разделят на 4 групи:

• ниско налягане - до 20 m;
• средно налягане - от 20 до 70 m;
• високо налягане - от 70 до 200 m;
• свръхвисоко налягане - от 200 m.

Заслужава да се отбележи, че класификацията според стойност на наляганетоима относителен характер и варира от един източник до друг.

Инсталирана мощност

Според инсталираната мощност на станцията - сумата от номиналните мощности на инсталираното в нея генераторно оборудване. Тази класификация има 3 групи:

• микро-ВЕЦ - от 5 kW до 1 MW;
• малки водноелектрически централи - от 1 kW до 10 MW;
• големи водноелектрически централи - над 10 MW.

Класификация по инсталиран капацитеткакто и по отношение на натиска не е строг. Една и съща станция може да бъде класифицирана в различни групи в различни източници.

Проектиране на язовир

Има 4 основни групи водноелектрически язовири:

• гравитационен;
• контрафорс;
• сводест;
• дъговидно-гравитационен.

Гравитационен язовир Това е масивна конструкция, която задържа водата в резервоар поради теглото си. Подпорна язовирна стена използва малко по-различен механизъм - компенсира сравнително ниското си тегло с тежестта на водата, притискаща наклоненото лице на язовира от горната страна. Арка язовир , може би най-елегантният, има формата на арка, като основата лежи върху бреговете, а заоблената част е изпъкнала към резервоара. Водата се задържа в дъговия язовир поради преразпределението на налягането от предната част на язовира към бреговете на реката.

Местоположение на машинното помещение

По-точно според местоположение на турбинната зала спрямо язовира, да не се бърка с оформлението! Тази класификация е уместна само за отточни, отклонителни и приливни електроцентрали.

• тип канал;
• тип язовир.

При тип канал машинната зала е разположена директно в тялото на язовира, тип язовир - издига се отделно от тялото на язовира и обикновено се намира непосредствено зад него.

Оформление

Думата „оформление“ в този контекст означава местоположението на турбинното помещение спрямо коритото на реката. Бъдете внимателни, когато четете друга литература по тази тема, защото думата оформление има по-широко значение. Класификацията е валидна само за речни и деривационни електроцентрали.

• канал;
• заливна низина;
• крайбрежен.

При оформление на канала сградата на машинната зала е разположена в коритото на реката, оформление на заливна низина - в заливната част на реката и когато крайбрежно оформление - на брега на реката.

Свръхрегулиране

А именно степента на регулиране на речния поток. Класификацията е приложима само за речни и деривационни водноелектрически централи.

• ежедневна регулация (работен цикъл - един ден);
• седмичен регламент (работен цикъл - една седмица);
• годишно регулиране (операционен цикъл - една година);
• дългосрочно регулиране (операционен цикъл - няколко години).

Класификацията отразява колко голям е резервоарът на водноелектрическия резервоар по отношение на обема на годишния поток на реката.

Всички горепосочени критерии не са взаимно изключващи се, т.е. една и съща водноелектрическа централа може да бъде от речен тип, високо налягане, средна мощност, проточно оформление с язовирно машинно помещение, дъгов язовир и годишен регулационен резервоар.

Списък на използваните източници

1. Бризгалов, В.И. Водноелектрически централи: учебник. помощ / V.I. Бризгалов, Л.А. Гордън - Красноярск: IPC KSTU, 2002. - 541 с.
2. Хидротехнически съоръжения: в 2 тома / M.M. Гришин [и други]. - Москва: Висше училище, 1979. - Т.2 - 336 с.

Публикувано: 21 юли 2016 г. Преглеждания: 4,5 хил

Водноелектрическите централи или водноелектрическите централи използват потенциалната енергия на речната вода и днес са обичайно средство за производство на електроенергия от възобновяеми източници.

Водноелектрическите централи доставят повече от 16% от световната електроенергия (99% в Норвегия, 58% в Канада, 55% в Швейцария, 45% в Швеция, 7% в САЩ, 6% в Австралия) от повече от 1060 GW инсталирана капацитет. Половината от този капацитет е разположен в пет държави: Китай (212 GW), Бразилия (82,2 GW), САЩ (79 GW), Канада (76,4 GW) и Русия (46 GW). Освен тези четири държави с относително изобилие (Норвегия, Канада, Швейцария и Швеция), водноелектрическата енергия обикновено се прилага при пиково натоварване, тъй като водноелектрическата енергия може лесно да бъде спирана и стартирана. Това също означава, че е идеално допълнение към системата в мрежата и се използва най-ефективно в Дания.

Водноелектрическите централи използват енергията на падащата вода за генериране на електричество. Турбината преобразува кинетичната сила на падащия H2O в механична сила. След това генераторът преобразува механичната енергия от турбината в електрическа.

Хидроенергия в света

Хидроенергията използва големи площи и не е основен вариант за бъдещето в развитите страни, тъй като повечето от големите обекти в тези страни с потенциал за развитие на хидроенергия или вече са в експлоатация, или са недостъпни по други причини, като например опасения за околната среда. Предимно в Китай и Латинска Америка се очаква растеж на хидроенергията до 2030 г. През последните години Китай пусна в експлоатация водноелектрически централи на стойност 26 милиарда долара, които произвеждат 22,5 GW. Хидроенергията в Китай изигра роля за изселването на над 1,2 милиона души от язовирите.

Основното предимство на хидравличните системи е способността им да се справят със сезонни (както и ежедневни) високи пикови натоварвания. На практика използването на съхранената водна енергия понякога се усложнява от изискванията за напояване, които могат да се появят извън фаза с пиковите натоварвания.

Изпълнението на хидравлични системи от река обикновено е много по-евтино от създаването на язовири и има потенциално по-широки приложения. Малките водноелектрически централи под 10 MW представляват около 10% от световния потенциал и повечето от тях работят от реки.

Има три вида водноелектрически съоръжения: водноелектрически централи, помпени станции и помпено-акумулиращи електроцентрали.

Принцип на работа на водноелектрическа централа

Принципът на работа на водноелектрическата централа е, когато водната енергия се преобразува в механична чрез хидравлични турбини. Генераторът преобразува тази механична енергия от водата в електричество.

Работата на генератора се основава на принципите на Фарадей: когато магнит се движи покрай проводник, се генерира електричество. В генератора електромагнитите се създават от постоянен ток. Те създават полюсни полета и се монтират около периметъра на ротора. Роторът е прикрепен към вал, който върти турбините с фиксирана скорост. Когато роторът се върти, той предизвиква промяна на полюсите в проводника, монтиран в статора. Това от своя страна, според закона на Фарадей, генерира електричество на клемите на генератора.

Състав на водноелектрическа централа

Водноелектрическите централи варират по размер от „микро водноелектрически централи“, които захранват няколко домове, до гигантски язовири, които осигуряват електричество на милиони хора.

Повечето конвенционални водноелектрически централи включват четири основни компонента:

Използването на хидроенергия достига своя връх в средата на 20-ти век, но идеята за използване на H2O за генериране на електричество датира от хиляди години. Преди повече от 2000 години гърците са използвали водно колело, за да смелят пшеницата на брашно. Тези древни колела днес са като турбини, през които тече вода.

Водноелектрическите централи са най-големият източник на възобновяема енергия в света.

Какво е водноелектрическа централа?

Водноелектрическите централи са много ефективни източници на енергия. Те използват възобновяеми ресурси – механичната енергия на падащата вода. Необходимият воден резерв за това се създава от язовири, които са издигнати на реки и канали. Хидравличните инсталации позволяват да се намали транспортирането и да се спести минерално гориво (приблизително 0,4 тона въглища се консумират на 1 kWh). Те са доста лесни за работа и имат много висока ефективност (повече от 80%). Цената на този тип инсталации е 5-6 пъти по-ниска от ТЕЦ-овете и изискват много по-малко персонал за поддръжка.

Хидравличните инсталации са представени от водноелектрически централи (ВЕЦ), помпено-акумулиращи електроцентрали (ПАЕЦ) и приливни електроцентрали (ТЕЦ). Разположението им до голяма степен зависи от природните условия, например естеството и режима на реката. В планинските райони обикновено се изграждат водноелектрически централи с високо налягане; в равнинните реки се използват инсталации с по-ниско налягане, но с по-голям дебит. Хидравличното строителство в равнините е по-трудно поради преобладаването на меки основи под язовири и необходимостта от големи резервоари за регулиране на потока. Изграждането на водноелектрически централи в равнините води до наводняване на прилежащи територии, което причинява значителни материални щети.

Водноелектрическата централа се състои от последователна верига от хидравлични конструкции, които осигуряват необходимата концентрация на водния поток и създаването на налягане, и енергийно оборудване, което преобразува енергията на водата, движеща се под налягане, в механична ротационна енергия, която от своя страна се преобразува в електрическа енергия.

Налягането на водноелектрическа централа се създава от концентрацията на падането на реката върху мястото, което се използва от язовир, или отклонение, или язовир и отклонение заедно. Основното енергийно оборудване на водноелектрическа централа е разположено в сградата на водноелектрическата централа: в машинната зала на електроцентралата - хидравлични агрегати, спомагателно оборудване, устройства за автоматично управление и наблюдение; в централния контролен пост има контролен панел за оператор-диспечер или автоматичен оператор на водноелектрическата централа. Повишаващата трансформаторна подстанция е разположена както в сградата на водноелектрическата централа, така и в отделни сгради или на открити площи. Разпределителните уредби често се намират на открити площи. Сградата на водноелектрическа централа може да бъде разделена на секции с един или повече агрегати и спомагателно оборудване, отделени от съседните части на сградата. В сградата на водноелектрическата централа или вътре в нея се създава монтажна площадка за монтаж и ремонт на различно оборудване и за спомагателни операции за поддръжка на водноелектрическата централа.

Въз основа на инсталираната мощност (в MW) водноелектрическите централи се разграничават между мощни (над 250), средни (до 25) и малки (до 5). Мощността на водноелектрическата централа зависи от налягането Nb (разликата между нивата на горния и долния басейн), водния поток Q (m3/sec), използван в хидравличните турбини, и ефективността на хидравличния агрегат hg. Поради редица причини (например поради сезонни промени в нивото на водата в резервоарите, колебания в натоварването на електроенергийната система, ремонт на хидравлични агрегати или хидротехнически съоръжения и др.), налягането и потокът на водата непрекъснато се променят , и освен това дебитът се променя при регулиране на мощността на водноелектрическа централа. Има годишен, седмичен и дневен цикъл на работа на водноелектрическата централа.

Според максималното използвано налягане водноелектрическите централи се разделят на водноелектрически централи с високо налягане (над 60 m), средно налягане (от 25 до 60 m) и ниско налягане (от 3 до 25 m). На равнинните реки наляганията рядко надвишават 100 m, в планинските условия могат да се създадат налягания до 300 m или повече с помощта на язовир, а с помощта на отклонение - до 1500 m на използваното енергийно оборудване: във водноелектрически централи с високо налягане се използват кофови и радиални водноелектрически централи с аксиални турбини с метални спирални камери; при средно налягане - въртящи се лопатки и радиално-аксиални турбини със стоманобетонни и метални спирални камери, при ниско налягане - въртящи се лопаткови турбини в стоманобетонни спирални камери, понякога хоризонтални турбини в капсули или в отворени камери. Разделянето на водноелектрическите централи според използваното налягане има приблизителен, условен характер.

Според схемата на използване на водните ресурси и концентрацията на налягането водноелектрическите централи обикновено се разделят на речни, язовирни, отклоняващи с напор и отклоняващи, смесени, помпено-акумулиращи и приливни. При водноелектрическите централи с речно течение и язовири водното налягане се създава от язовир, който прегражда реката и повишава нивото на водата в горния басейн. В същото време някои наводнения на долината на реката са неизбежни. Ако се построят два язовира на един и същи участък от реката, площта на наводнението се намалява. При равнинните реки най-голямата икономически допустима зона на наводнение ограничава височината на язовира. Проточните и крайязовирните водноелектрически централи се изграждат както на равнинни пълноводни реки, така и на планински реки, в тесни сгъстени долини.

В допълнение към язовира, структурите на речната водноелектрическа централа включват сградата на водноелектрическата централа и преливните конструкции. Съставът на хидротехническите съоръжения зависи от височината на главата и инсталираната мощност. При речна водноелектрическа централа сградата с разположените в нея хидроагрегати служи като продължение на язовира и заедно с него създава напорен фронт. В същото време горният басейн е в непосредствена близост до сградата на водноелектрическата централа от едната страна, а долният басейн е в непосредствена близост до него от другата. Захранващите спирални камери на хидравличните турбини с техните входни секции са положени под нивото на горния поток, докато изходните секции на смукателните тръби са потопени под нивото на низходящия поток.

В зависимост от предназначението на водопровода, той може да включва корабни шлюзове или корабен асансьор, съоръжения за преминаване на риба, водовземни съоръжения за напояване и водоснабдяване. В речните водноелектрически централи понякога единствената структура, която позволява на водата да преминава, е сградата на електроцентралата. В тези случаи полезната вода преминава последователно през входната секция с решетки за задържане на отпадъци, спирална камера, хидравлична турбина и смукателна тръба, а наводнените потоци на реката се изхвърлят през специални тръбопроводи между съседни турбинни камери. Проточните водноелектрически централи се характеризират с налягания до 30-40 m; Най-простите речни водноелектрически централи също включват построени преди това селски (водноелектрически централи) водноелектрически централи с малък капацитет. На големите низинни реки главният канал е блокиран от земен язовир, в непосредствена близост до който е бетонен преливник и е изградена сграда на водноелектрическа централа. Това разположение е типично за много домашни водноелектрически централи на големи низинни реки. Волжска ВЕЦ на името на. 22-ри конгрес на КПСС - най-голямата сред речните станции.

Най-мощните водноелектрически централи са построени на Волга, Кама, Ангара, Енисей, Об и Иртиш. Каскадата от водноелектрически централи е група от водноелектрически централи, разположени стъпаловидно по течението на водния поток с цел пълно последователно използване на неговата енергия. Инсталациите в каскада обикновено са свързани с общ режим, при който резервоарите от горните етапи оказват регулиращо влияние върху резервоарите от долните етапи. На базата на водноелектрически централи в източните райони се формират промишлени комплекси, специализирани в енергоемки отрасли.

Най-ефективните по технико-икономически показатели ресурси са съсредоточени в Сибир. Един пример за това е Ангаро-Енисейската каскада, която включва най-големите водноелектрически централи в страната: Саяно-Шушенская (6,4 милиона kW), Красноярск (6 милиона kW), Братск (4,6 милиона kW), Усть-Илимская (4,3 милиона). милиона kW). Водноелектрическата централа Богучановская (4 милиона kW) е в процес на изграждане. Общият капацитет на каскадата в момента е повече от 20 милиона kW.

При изграждането на водноелектрически централи обикновено се цели генериране на електроенергия, подобряване на условията за корабоплаване по реката и напояване на земята. Водноелектрическите централи обикновено имат резервоари, които им позволяват да съхраняват водата и да регулират нейния поток, а оттам и работната мощност на станцията, така че да осигурят най-благоприятния режим за енергийната система като цяло.

Процесът на регулиране е както следва. В период от време, когато натоварването на електроенергийната система е ниско (или естественият приток на вода в реката е голям), водноелектрическата централа консумира вода в количество, по-малко от естествения приток. В този случай водата се натрупва в резервоара и работният капацитет на станцията е сравнително малък. В други случаи, когато натоварването на системата е голямо (или притокът на вода е малък), водноелектрическата централа използва вода в количество, което надвишава естествения приток. В този случай водата, натрупана в резервоара, се изразходва и работната мощност на станцията се увеличава до максимум. В зависимост от обема на резервоара, периодът на регулиране или времето, необходимо за напълване и експлоатация на резервоара, може да бъде ден, седмица, няколко месеца или повече. През това време водноелектрическата централа може да използва строго определено количество вода, определено от естествения приток.

Когато водноелектрическите централи работят заедно с топлоелектрическите и атомните електроцентрали, натоварването на електроенергийната система се разпределя между тях така, че при даден воден поток през разглеждания период търсенето на електрическа енергия да се задоволи с минимален разход на гориво (или минимални разходи за гориво) в системата. Опитът в експлоатацията на енергийни системи показва, че през по-голямата част от годината е препоръчително водноелектрическите централи да работят в пиков режим. Това означава, че през деня работната мощност на водноелектрическата централа трябва да варира в широки граници - от минимална в часовете, когато натоварването на електроенергийната система е ниско, до максимална в часовете с най-високо натоварване на системата. С това използване на водноелектрически централи натоварването на топлоцентралите се изравнява и работата им става по-икономична.

По време на периоди на наводнения, когато естественият приток на вода в реката е висок, препоръчително е да се използват водноелектрически централи денонощно с оперативна мощност, близка до максималната, и по този начин да се намали празното изхвърляне на вода през язовира. Най-печелившият режим на водноелектрическа централа зависи от много фактори и трябва да се определи чрез подходящи изчисления.

Работата на водноелектрическите централи се характеризира с чести стартирания и спирания на агрегати, бърза промяна на работната мощност от нула до номинална. Хидравличните турбини по своето естество са адаптирани към този режим. За хидрогенераторите този режим също е приемлив, тъй като, за разлика от генераторите на парни турбини, аксиалната дължина на хидрогенератора е сравнително малка и температурните деформации на намотките са по-слабо изразени. Процесът на стартиране на хидравличния агрегат и получаване на мощност е напълно автоматизиран и отнема само няколко минути.

Продължителността на използване на инсталираната мощност на водноелектрическите централи обикновено е по-кратка от тази на топлоелектрическите централи. Той е 1500-3000 часа за пиковите станции и до 5000-6000 часа за базовите станции.

Единичната цена на водноелектрическа централа (RUB/MW) е по-висока от единичната цена на топлоцентрала със същия капацитет поради по-големия обем строителни работи. Времето за изграждане на водноелектрическа централа също е по-дълго от времето за изграждане на топлоцентрала. Въпреки това цената на електроенергията, генерирана от водноелектрическите централи, е значително по-ниска от цената на енергията от топлоелектрическите централи, тъй като оперативните разходи не включват цената на горивото.

Препоръчително е да се изграждат водноелектрически централи на планински и полуцентрални реки. В равнинните реки тяхното изграждане може да доведе до наводняване на големи площи от заливни ливади и обработваеми земи, гори, намаляване на рибните запаси и други последици.



Малките хидравлични турбини са много специфични по принципа на действие, за разлика от турбините на конвенционалните водноелектрически централи. Процесът на работа на микрохидравлична турбина е интересен с това, че свойствата на нейната структура могат да осигурят за конкретен обект обема на водните маси, които ще текат към частите на хидравличната турбина (лопатки), привеждайки генератора в работно състояние (генераторът играе ролята на генериране на електричество).

Процесът на увеличаване на водното налягане се осигурява чрез образуване на „деривация“ - изпускане на вода в свободен поток (при условие, че тази микроводноелектрическа централа е от отклонителен тип) или язовир (при условие, че е мини топлоелектрическа централа на тип язовир).

Мощност на мини водноелектрическа централа

Нивото на мощност на мини водноелектрическа централа зависи пряко от условията, в които се намират нейните хидравлични свойства:

1. Водният поток е обемът на водните маси (l), които преминават през турбината за определен период от време. Прието е за този период да се отделят 1-2 секунди.
2. Водното налягане е разстоянието между две противоположни точки на водната маса (едната е разположена отгоре, другата отдолу). Налягането има редица характерни особености, от които зависят видовете микроводноелектрически централи (високо налягане, средно налягане, ниско налягане)

Оценява се особеностите на работа на микроводноелектрическа централа от гледна точка на нейното териториално разположение. Например, напорна микро водноелектрическа централа работи, като отклонява водните потоци през специален канал, изработен от дърво, разположен под определен ъгъл на наклон, което позволява на водата да тече по-бързо. Налягането на водата в такава водноелектрическа централа зависи от дължината на канала. След това водата се влива в напорния тръбопровод, след което влиза в хидравличния блок, който се намира в долната част. След това рециклираната вода се връща обратно към източника си чрез екструзия.

Местоположение на мини водноелектрическа централа

Важно е да се отбележи, че позицията на хидравличната турбина може да бъде различна в зависимост от вида на конструкцията:

1. Хоризонтално положение.Това положение на хидравличната турбина води до естествено увеличаване на размера на самата мини водноелектрическа централа (с помощта на турбинен вал, който също увеличава размера на енергийната система при въртене, както и промяна в мащаба на машинната зала). Въпреки това, заслужава да се отбележи, че конструкцията на такива хидравлични турбини не е по-сложна от другите, а напротив, опростява я.
2. Вертикално разположение.Този тип разположение спомага за намаляване на размера на водноелектрическата централа, подобрява баланса на аксиалните линии и нейната компактност. Това разположение е по-сложно за конструиране, тъй като създава необходимост от детайлен баланс на оста във въртящия се елемент. Също така в такава ситуация е важно да бъдете по-внимателни към задължителното положение на работния под, когато е в една хоризонтална линия, и неговите якостни характеристики, така че да могат да издържат тежестта на цялата конструкция. Вертикалното положение увеличава натиска върху оста на конструкцията.

Приложение на мини водноелектрическа централа

Като цяло малките водноелектрически централи се използват предимно за тяхното приложение в отдалечени райони на жилищни сгради. Те не могат да бъдат сериозни конкуренти на големите електроцентрали, а по-скоро служат за спестяване на енергия. Напоследък редица хора използват както водноелектрически централи, така и слънчеви батерии и различни инсталации за контрол на вятъра. Турбините, описани в тази статия, може скоро да станат едно цяло с тези иновативни източници на енергия, което в крайна сметка ще доведе до създаването на нови електрически вериги и модели.

За какво могат да се използват тези структури?

• да осигурява електричество на частни имоти;
• за отдалечени индустриални зони;
• за електрически зарядни станции;
• за временно ползване.

Предимства на мини водноелектрическите централи

Малките водноелектрически централи имат редица специални предимства:

• Те се предлагат в две версии: фиксирани към дъното на резервоара, а също и със специални куки, които ви позволяват да извършвате работа на повърхността
• инсталацията може да достигне мощност от 5 kW, за да се увеличи мощността и ефективността на водноелектрическите централи, турбините се монтират като модули
• Водноелектрическите централи не оказват отрицателно въздействие върху околната среда по време на строителния процес, т.к За създаването му се използва естествена вода, която се насочва в определен поток и задвижва лопатките.

Турбини за мини водноелектрически централи

Сега нека поговорим директно за хидравличните турбини за мини водноелектрически централи и какво ни е необходимо за тяхното изграждане. Характеристики и експлоатационни характеристики на хидравличната турбина:

1. Температурата на подаваната към турбината вода трябва да надвишава +4 °C.
2. Температурата, която трябва да бъде в блоковия модул е ​​+15 °C и повече.
3. Звуковото налягане, чийто източник се намира на 1 m от хидравличната турбина, е 80 dB и не повече.
4. Външната повърхност на хидравличната турбина трябва да се нагрее до температура не по-висока от +45°C, при условие че температурата на въздуха е около +25°C.

Нека разгледаме примера на добре балансирана и работеща хидравлична турбина при идеални условия.

Да приемем, че имаме проточна хидравлична турбина, радиална, задвижвана под налягане със средно налягане, която осигурява тангенциално подаване на вода към лопатките, валът е хоризонтален. Тези видове тръби се класифицират като „тихи“. Те имат особеността да се адаптират към околната среда, мястото на монтаж и различните разлики в налягането на надморската височина. Ако водният поток се промени рязко, тогава турбината използва двукамерен дизайн на торбата, което прави устройството по-добро.

Тялото на всяка хидравлична турбина е изработено от конструкционна стомана, тя е здрава и надеждна. Разходите за материали и конструкция са значително намалени в сравнение с хидравличните турбини за конвенционалните водноелектрически централи. Най-често използваният материал за изграждане на хидравлична турбина ще издържи на разлики от 90 до 120 метра, някои части са изработени от неръждаема стомана (корпус, тръбопроводи).

В хидравличните турбини от ново поколение е възможно да се сменят генераторът и работното колело без сериозна деформация и промяна. Струва си да се отбележи, че работното колело има свойството да се самопочиства поради водни потоци, които преминават през зоната на работното колело по време на работа. При проектирането на генератора и самата хидравлична турбина са взети редица мерки за намаляване нивото на кавитация. Сегашните хидравлични турбини са 100 процента свободни от този проблем.

Основната част на хидравличната турбина е работното колело. Материалът за производството на остриета често е профилна стомана. Благодарение на свойствата си, лопатките могат да създават аксиална сила, улесняваща работата на лагерите, а самите работни колела са в постоянен баланс. Продължителността на работа на оста на работното колело се определя от нейното положение; за по-продължителна работа се монтира на нивото на лагера.

Характеристики на хидравлични турбини за мини водноелектрически централи

1. Може да се използва в пречиствателни системи за получаване на висококачествена питейна вода.
2. Има възможност за свързване на индустриален генератор.
3. Повишени изисквания за надеждност на генератора.

Някои характеристики на техническия план:

1. Височинна разлика: 3 - 200м
2. Воден дебит: 0,03 - 13 кубични метра в секунда
3. Мощност: 5 - 3 000 kW
4. Брой лопатки, разположени на аксиалния сектор: 37
5. Ефективност: 84% - 87%

Разбира се, мини водноелектрическите централи едва ли ще се превърнат в основен източник на енергия, но използването им е доста препоръчително като средство за намаляване на натоварването на основната електрозахранваща мрежа, особено в периоди на пиково потребление.

Водноелектрическата централа е комплекс от сложни хидравлични съоръжения и съоръжения. Целта му е да преобразува енергията на водния поток в електрическа енергия. Хидроенергията е един от така наречените възобновяеми енергийни източници, т.е. тя е практически неизчерпаема.

Най-важното хидротехническо съоръжение е язовирът. Задържа водата в резервоара и създава необходимото водно налягане. Хидравличната турбина е основният двигател във водноелектрическа централа. С негова помощ енергията на водата, движеща се под налягане, се преобразува в механична ротационна енергия, която след това (благодарение на електрически генератор) се преобразува в електрическа енергия. Хидравлична турбина, хидрогенератор, устройства за автоматично наблюдение и управление - пултове са разположени в машинната зала на водноелектрическата централа. Повишаващите трансформатори могат да бъдат разположени както в сградата, така и на открити площи. Разпределителните уредби най-често се монтират на открито в близост до сградата на електроцентралата.

В Съветския съюз, който разполага с големи хидроенергийни ресурси (11112% от общите в света), започна широко строителство на водноелектрически централи. Въз основа на инсталиран водноелектрически капацитет. Само през 30-те следвоенни години, от 1950 г., централите са разделени на малки - до 1980 г. производството на електроенергия се увеличава с до 5 MW, средни - от 5 до 25 и големи - водноелектрическите централи се увеличават повече от 10 пъти. над 25 MW. В страната ни има 20 водноелектрически централи, всяка от които е с инсталирана мощност над 500 MW. Най-големите от тях са Красноярската (6000 MW) и Саяно-Шушенската (6400 MW) водноелектрически централи.

Изграждането на водноелектрически централи е немислимо без комплексно решение на много проблеми. Необходимо е да се задоволят нуждите не само от енергия, но и от воден транспорт, водоснабдяване, напояване и рибарство. Тези задачи се изпълняват най-добре от принципа на каскадата, когато на реката са изградени не една, а няколко водноелектрически централи, разположени по протежение на реката. Това дава възможност да се създадат няколко резервоара, разположени последователно по реката на различни нива, което означава по-пълно използване на речния поток, неговите енергийни ресурси и маневриране на мощността на отделните водноелектрически централи. На много реки са построени каскади от водноелектрически централи. В допълнение към Волжски, каскадите са построени на Кама, Днепър, Чирчик, Раздан, Иртиш, Риони и Свир. Най-мощната Ангаро-Енисейска каскада с най-големите водноелектрически централи в света - Братска, Красноярска, Саяно-Шушенская и Богучанска с обща мощност около 17 GW и годишно производство на 76 милиарда kWh електроенергия.

Има няколко вида електроцентрали, които използват енергията на водния поток. Освен водноелектрически централи се строят и помпено-акумулиращи електроцентрали (ПАЕС) и приливни електроцентрали (ТЕЦ). На пръв поглед едва ли ще забележите разликата между конвенционална водноелектрическа централа и хидроакумулираща централа. Същата сграда, където се намира основното енергийно оборудване, същите електропроводи. Няма фундаментална разлика в метода за производство на електроенергия. Какви са характеристиките на помпено-акумулиращите електроцентрали?

За разлика от водноелектрическата централа, помпено-акумулиращата станция изисква два резервоара (а не един) с капацитет от няколко десетки милиона кубически метра всеки. Нивото на едното трябва да е с няколко десетки метра по-високо от другото. Двата резервоара са свързани помежду си с тръбопроводи. На долния резервоар се изгражда сграда на помпено-акумулираща централа. При него на един вал са поставени така наречените реверсивни хидравлични агрегати - хидравлични турбини и електрогенератори. Те могат да работят както като генератори на ток, така и като електрически водни помпи. Когато консумацията на енергия намалее, например през нощта, хидравличните турбини действат като помпи, изпомпвайки вода от долния резервоар към горния. В този случай генераторите работят като електродвигатели, получаващи електрическа енергия от топлинни и атомни електроцентрали. Когато потреблението на електроенергия се увеличи, хидравличните агрегати на помпено-акумулиращата електроцентрала преминават към обратно въртене. Водата, падаща от горния резервоар към долния, завърта хидравличните турбини, а генераторите генерират електрическа енергия. Така през нощта една помпено-акумулираща електроцентрала акумулира електроенергия, генерирана от други електроцентрали, и я освобождава през деня. Следователно помпено-акумулиращите електроцентрали обикновено служат, както казват енергетиците, за покриване на „пикове“ на натоварване, т.е. осигуряват енергия, когато е особено необходима. Има повече от 160 помпено-акумулиращи електроцентрали, работещи по целия свят. В нашата страна първата помпено-акумулираща електроцентрала е построена близо до Киев. Има нисък напор, само 73 m, и обща мощност от 225 MW.

В Московска област влезе в експлоатация по-голяма помпено-акумулираща електроцентрала с мощност 1,2 GW и напор 100 m.

Обикновено помпено-акумулиращите електроцентрали се изграждат на реки. Но, както се оказа, такива електроцентрали могат да бъдат построени на бреговете на морета и океани. Само там те получиха различно име - приливни електроцентрали (ТЕЦ).

Два пъти на ден по едно и също време нивото на океана се повишава и спада. Именно гравитационните сили на Луната и Слънцето привличат водни маси. Далеч от брега, колебанията в нивото на водата не надвишават 1 m, но близо до брега могат да достигнат 13 m, както например в Penzhinskaya Bay на Охотско море.

Ако залив или устието на река е блокиран с язовир, тогава в момента на най-голямото покачване на водата стотици милиони кубични метри вода могат да бъдат затворени в такъв изкуствен резервоар. При изтичане на прилива в морето се създава разлика между нивата на водата в резервоара и в морето, която е достатъчна за завъртане на хидравличните турбини, монтирани в сградите на ПЕС. Ако има само един резервоар, PES може да генерира електрическа енергия непрекъснато в продължение на 4-5 часа с прекъсвания от 1-2 часа, съответно четири пъти на ден (нивото на водата в резервоара се променя толкова пъти по време на приливи и отливи) .

За да се елиминира неравномерното производство на електроенергия, резервоарът на станцията е разделен с язовир на 2-3 по-малки. Единият поддържа нивото на отлив, другият поддържа нивото на прилив, а третият служи като резерв.

В ТЕЦ-а са инсталирани хидравлични агрегати, които могат да работят с висока ефективност както в генераторен (произвеждане на електроенергия), така и в помпен режим (изпомпване на вода от резервоар с ниско ниво на водата към резервоар с високо ниво). В режим на помпа PES работи, когато в енергийната система се появи излишно електричество. В този случай агрегатите изпомпват или изпомпват вода от един резервоар в друг.

През 1968 г. на брега на Баренцово море в залива Кислая е построена първата пилотна промишлена електроцентрала у нас. В сградата на електроцентралата са разположени 2 хидроагрегата с мощност 400 kW.

Десет години опит в експлоатацията на първата ТЕЦ ни позволи да започнем да изготвяме проекти за ТЕЦ Мезен на Бяло море, Пенжинская и Тугурская на Охотско море.

Овладяването на големите сили на приливите и отливите на световните океани, дори самите океански вълни, е интересен проблем. Тепърва започват да го решават. Има много да се изучава, изобретява, проектира.

Изграждането на големи енергийни гиганти - било то водноелектрически централи, помпено-акумулиращи централи или електроцентрали - винаги е изпит за строителите. Тук се съчетава работата на работници с най-висока квалификация и различни специалности - от майстори на бетон до алпинисти.