Små vattenkraftverk - typer och projekt

Vattenkraftverk är en uppsättning komponenter som är sammankopplade och tjänar till att omvandla energi (kinetisk och potential) till elektrisk energi eller vice versa.

Enligt den befintliga klassificeringen är de små vattenkraftverk (HPP) effekt upp till 10-15 MW, inklusive:

• små vattenkraftverk — från 1 till 10 MW.

• minivattenkraftverk — från 0,1 till 1 MW.

• mikrovattenkraftverk — med en kapacitet på upp till 0,1 MW.

Flöde och fallhöjd spelar en avgörande roll för kapaciteten hos ett vattenkraftverk. Flöde och tryck regleras med en vattenförsörjning som är förackumulerad i den övre delen av vattnet. Ju mer vatten i tanken, desto högre tryckvattennivå och följaktligen tryckhöjden.

Källan till vattenkraftspotential som används i vattenkraft är stora medelstora och små floder, bevattning och vattenförsörjningssystem, sluttningar av glaciärer och permanent snö.HPP skiljer sig huvudsakligen från varandra i sättet de skapar tryck, graden av flödesreglering, typen av installerad huvudutrustning, komplexiteten i att använda vattenflödet (enkelt eller multifunktionellt) etc.

Små vattenkraftverk (små vattenkraftverk) spelar en särskilt viktig roll för att leverera el till autonoma konsumenter som är utspridda långt från kraftledningar. Artikeln diskuterar vanliga projekt som använder energin från små bäckar.

Inställningen för att använda den aktuella miljön visas i Fig. 1 a. Den fungerar enligt följande. När de vertikala vingarna 1 påverkas av det strömmande mediet uppstår en hydrodynamisk kraft som driver ballastfälgarna. Genom den kinematiska länken 3 överför stödet vridmoment till generatoraxeln, medan själva generatorn förblir stationär. Detta vattenkraftverk verkar på låglänta vattendrag vars storlek och energi avgör dess kapacitet.

Ris. 1. Driftscheman för ett platt vattenkraftverk: a) platt vattenkraftverk, b) b) vattenkraftverk.

Vattenkraftverket (fig. 1, b), medan det rör sig, använder vätskans energi med hjälp av pumphjulet 6. Pumphjulet 1 innehåller en axel och skovlar placerade på den. Installationen är monterad på en ram 7 fäst på pontoner 6. Bladen, vinkelrätt mot vattenflödets riktning, ändrar sin orientering till flödet med hjälp av hjulet 4.

Ett av bladen är tillverkat av en sammansättning av sammankopplade inre och yttre delar, med en tvärgående koppling placerad i en vinkel mot axeln, och är försvagad av en elastisk dyna placerad mellan delarna och en elastisk koppling.Den elastiska anslutningen är gjord i form av ett paket av plattor som är vända mot mediets flöde, av variabel längd, vidhäftande till bladet och i kontakt med dess yttre del. Anordningen är orienterad mot ett plant vattenflöde. Tillämpade kraftgenererande maskiner kan vara av synkron och asynkron typ.

I det som visas i fig. 2, avleds vätskeflödet från reglerventilen 1 växelvis in i kamrarna 2 och 3 och vice versa.

Ris. 2. Turbin i sifonens flödesbana

Rotationsrörelsen av vätskan i kamrarna orsakar luftsvängningar och deras överflöde genom rörledningarna 4 och 6 med aktivering av turbinen 5 och generatorn ansluten till den. För att förbättra effektiviteten hos hela enheten är den installerad i sifonens flödesväg. Förutsättningarna för problemfri drift är flytande vätska, ren utan stora fraktioner. Ett sopställ krävs för denna installation.

En flytande vattenturbin med en effekt på 16 kW (Fig. 3) är utformad för att omvandla flödets kinetiska energi till mekanisk och sedan till elektrisk energi. Turbinen är ett avlångt cirkulärt element tillverkat av lätt (lättare än vatten) material med spiralformade fenor på ytan. Elementet är upphängt på båda sidor av stänger som överför vridmoment till generatorn.

Fikon. 3. Flytande vattenturbin

Hydraulkraftverket (fig. 4) är utformat för att generera elektricitet genom en minigenerator, som drivs i rotation av en ändlös drivrem 1 med vattenhinkar 2 placerade på den. En rem 1 med skopor 2 är monterad på en ram 3 som kan bäras på vågor . Ramen 3 är fäst vid ett stöd 4 på vilket generatorn 5 är placerad.

Skoporna är placerade på utsidan av bandet med de öppna sidorna vända mot vattenflödets horisontella riktning.Antalet skopor bestäms av villkoret för att säkerställa generatorns rotation. En variant av att använda en anordning av typen "stege" med fästa blad är möjlig.

Ris. 4. Montering av bälte och skopa

Anordningen för att använda den kinetiska energin hos flödena består av vertikala cylindrar placerade i vattnet på motsatta bankar, på vilka en rulle är placerad (fig. 5).

Ris. 5. Installation av en mikrodamm

Bladen är monterade mellan valsens övre och nedre axel. På grund av anfallsvinkeln mellan bladen och hastighetsvektorn driver det strömmande vattnet cylindrarna i rotation och genom rullen en generator som genererar elektricitet.

Anordningen för att använda energin från flödena består av ett pumphjul 1 placerat vertikalt i vattenflödet, med gångjärnsförsedda skovlar 2 på de övre 1 och nedre 3 fälgarna (fig. 6). Den övre kanten 1 är ansluten till generatorn 4. Skovlarnas 2 läge regleras av själva flödet: vinkelrätt mot det främre flödet och parallellt med uppströmsrörelsen.

Ris. 6. En anordning som omvandlar energin i vattenflödet

Hylsmikro-vattenkraftverket 1 kW (MHES-1) består av en turbin i form av ett ekorrhjul 1, en ledskovel 2, en flexibel rörledning 3 med en diameter på 150 mm, en vattensuganordning 4, en generator 5, en styrenhet 6 och ram 7 (fig. 7).

Ris. 7. Bussning mikro vattenkraft 1 kW

Driften av denna MicroHPP utförs enligt följande: vattenintagsanordningen 4 koncentrerar det hydrauliska mediet och ger genom rörledningen 3 en höjdskillnad mellan den övre vattennivån och arbetsturbinen 1, växelverkan mellan ett visst tryck hos hydraulvätskan med turbinen driver den senare i rotation.Vridmomentet hos turbinen 1 överförs till den elektriska generatorn.

En sifonvattenkraftverk (fig. 8) används där det finns en droppe hydraulvätska på en höjd av 1,75 m från dammen eller som ett resultat av naturliga förhållanden.

Ris. 8. Sifon hydraulenhet

Driften av dessa installationer är som följer: passagen av hydraulvätska genom turbinen 1 stiger genom dammens krön, fig. 9 överförs vridmomentet genom axeln 2 och remdrevet 3 till den elektriska generatorn 4. Det förbrukade flytande mediet kommer in i bakvattnet genom den expanderande vattenledningen.

En mikro-hydroelektrisk lågtrycksinstallation (fig. 9) arbetar med ett nominellt tryck på vätskekolonnen på minst H = 1,5 m. När droppen minskar, minskar uteffekten. Rekommenderad fallhöjd är 1,4-1,6 m.

Ris. 9. Lågtrycksvattenkraftverk

Funktionsprincipen är baserad på interaktionen av hydraulvätska med potentiell energi, omvandlad till roterande och sedan till elektrisk form. I suganordningen 1 kommer vätskan in i turbinen 2, vätskan förvirvelas och penetrerar vidare grenröret på grund av den fallande vätskan, interagerar med turbinens 2 blad, omvandlar vätskans kinetiska energi till en vridmoment på axeln 3, sedan till den elektriska generatorn.

Vikten på lågtrycksstationen är 16 kg med effekt P = 200 W. Propellerns halvdirekta vattenkraftomvandlare består av en tryckrörledning 1, ett styrgaller 2, en propellerturbin 3, en rundad utloppskanal 4, ett vridmoment transmissionsaxel 5 och elektrisk generator 6 (fig. 10).

Ris. 10. Halvdirektflödesomvandlare

Den elektriska effekten av denna design ligger i intervallet 1-10 kW med en höjdskillnad Nm = 2,2-5,7 m. Vattenförbrukning QH = 0,05-0,21 m 3m / s. Höjdskillnaden Nm = 2,2-5,7 m. Turbinens rotationshastighet kommer att vara wn = 1000 rpm.

Kapselns hydrauliska omvandlare baserad på elmotorn 2PEDV-22-219 (fig. 11) fungerar på samma sätt som det tidigare vattenkraftverket med ett lyfthöjd H = 2,5-6,3 m och ett vattenflöde Q = 0,005-0,14 m 3 / s Eleffekt 1-5 kW. Vattenturbinernas diameter är från 0,2 till 0,254 m. Diametern på det hydrauliska hjulet är Dk = 0,35-0,4 m.

Ris. 11. Kapselmikro-vattenkraftverk

Direktflödeshydraulikomvandlaren (fig. 12) består av en propellerturbin 1, ett styrgaller 2, en vridmomentöverföringsaxel 3, en elektrisk generator 4, en avgasledning 5. Den arbetar med en tryckrörledning.

Ris. 12. Direktflödeshydraulikomvandlare

Hydroomvandlaren (fig. 13) är utformad för att omvandla energin från ett snabbt rörligt flytande medium till elektrisk energi.

Ris. 13. Hydraulisk energiomvandlare för snabbt vattenflöde

Den består av en propellerturbin 1, placerad i en kapsel 2, och är installerad på vattenströmmar som kallas "snabba strömmar". Kapseln är placerad i ledskenan 4, som är monterad inuti det flytande mediet. Vridmomentet från turbinen överförs till axeln 5 och sedan till den elektriska generatorn 6.