Användningen av vattenflödets energi, enheten för hydrauliska strukturer av vattenkraftverk (HPP)

Vattenflödets energi

Energin (potentialen) som vattenflödet har bestäms av två kvantiteter: mängden strömmande vatten och höjden på dess fall till munnen.

I ett naturligt tillstånd spenderas flodflödets energi på erosion av kanalen, överföring av jordpartiklar, friktion på stränderna och botten.

På så sätt fördelas vattenflödets energi genom hela flödet, om än ojämnt — beroende på bottenlutningarna och vattnets sekundära flödeshastighet. För att använda energin från flödet inom ett visst område är det nödvändigt att koncentrera det i en sektion - i en linje.

Ibland skapas en sådan koncentration av naturen i form av vattenfall, men i de flesta fall måste den skapas på konstgjord väg, med hjälp av hydrauliska strukturer.

Itaipu Hydroelectric Plant är det största vattenkraftverket i världen för produktion av el

Energin koncentreras till byggarbetsplatsen vattenkraftverk (HPP) två sätt:

• en damm som blockerar floden och höjer vatten i bassängen uppströms — uppströms N meter från bassängens nivå nedströms — nedströms. Skillnaden i uppströms och nedströms nivå H kallas huvud. Vattenkraftverk där huvudet skapas av en damm kallas near-dam och är vanligtvis byggda på platta floder;

• med hjälp av en speciell bypass-kanal — en härledningskanal. Härledningsstationer byggs huvudsakligen i bergsområden. Avledningskanalen har en mycket liten lutning, så vid dess ände är hela huvudet av flodavsnittet som omges av kanalen nästan helt koncentrerat.

Flödeskraft i strukturinriktning bestäms av mängden vatten som passerar genom porten på en sekund, Q och head H. Om Q mäts i m3/sek och H i meter, kommer flödeshastigheten i sektionen att vara lika med:

Pp = 9,81 * Q* 3 kW.

Endast en del av denna kapacitet, lika med anläggningens effektivitet, kommer att användas i vattenkraftverkets elektriska generatorer. Därför kommer kraften hos kraftverket vid topp H och vattenflödet genom turbinerna Q att vara:

P = 9,81*B* H* verkningsgrad kW.

Maskinrum för ett vattenkraftverk

Under verkliga driftsförhållanden för vattenkraftverk kan en del av vattnet släppas ut förbi turbinerna.

Bäckarnas energi har använts i århundraden. Den utbredda användningen av vattenkraft blev möjlig först i slutet av 1800-talet, när den uppfanns elektrisk transformator och skapade trefas växelströmssystem... Förmågan att överföra energi över långa avstånd gjorde det möjligt att utnyttja energin från de mest kraftfulla vattenströmmarna.

Kinas Three Gorges Hydroelectric Plant, som ligger vid Yangtzefloden, är den största i världen när det gäller installerad kapacitet.

Sammansättning och arrangemang av hydrotekniska anläggningar för vattenkraftverk

Strukturen för enheten av strukturer i ett damvattenkraftverk inkluderar vanligtvis:

• damhuvud. I de övre delarna av dammen bildas en reservoar med större eller mindre volym beroende på de topografiska förhållandena och dammens höjd, som reglerar vattenflödet genom turbinerna i enlighet med belastningsschemat;

• vattenkraftsbyggnad;

• hängrännor, har ett annat syfte och motsvarande annan utformning: att släppa ut överskottsvatten som inte används i turbinerna, till exempel vid översvämningar (översvämningar); för att sänka vattenhorisonten i bräddvattnet, vilket ibland är nödvändigt, till exempel vid reparation av hydrauliska anläggningar (dränering); för distribution av vatten mellan vattenanvändare (vattenintagsanläggningar);

• transportanläggningar — Navigerbara slussar, tillhandahållande genom navigering på floden, hyllor och flottar för forsränning i trä.

• fiskpassageanläggningar.

Avsnitt om byggandet av vattenkraftverket

Typiska strukturer för härledningsvattenkraftverket — Avledningskanal och rörledningar från kanalen till turbinerna.

Huvudvärdet, den mest tekniskt ansvariga och den dyraste länken i blocket av vattenkraftverk är dammen. Dammar särskiljs längs vägen för vattenpassage:

• dövsom inte tillåter passage av vatten;

• spillwayi vilken vattnet rinner över dammens krön;

• panelbrädasom släpper in vatten när sköldarna (portarna) öppnas.

Cornalvo är en damm i Spanien, i provinsen Badajoz, som har varit i drift i nästan 2 000 år.

Dammar är vanligtvis jord och betong.

Jorddammens tvärprofil: 1 — tand; 2 — skyddande lager av sand och grus; 3 — lergaller: 4 — dammkropp; 5 — vattentätt basskikt

Figuren visar profilen av en lerdamm byggd på ett genomsläppligt lager med låg tjocklek. Dammens kropp släpps ut från all jord som inte innehåller en stor mängd organiska föroreningar och vattenlösliga salter.

Vid fyllning av en damm med permeabel jord placeras ett lergaller i dammens kropp för att förhindra vattenfiltrering. Det permeabla lagret som dammen är byggd på skärs av en vattentät tand av samma skäl.

Om dammen är helt fylld med lera eller sandig jord, så behövs ingen läckningsbarriär. Ovanpå är skärmen täckt av ett skyddande lager av sand och grus, som i sin tur skyddas från vågerosion av en stenbeläggning (från dammens krön till ett märke som ligger 0,5 — 0,7 m under lägsta möjliga vattenhorisont i de övre vattnen).

Vid fyllning av en lerdamm komprimeras varje lager försiktigt med rullar. Att dränera vatten genom krönet av en lerdamm är otillåtet, eftersom det finns risk för erosion. En väg byggs vanligtvis längs krönet av en jorddamm, som definierar krönets bredd. Åsen asfalteras på vanligt sätt.

Bredden på dammens bas beror på dess höjd och på sluttningarnas antagna lutning mot horisonten. Uppströmssluttningen blir flackare än nedströmssluttningen.

För närvarande används hydromekaniseringsmetoden i stor utsträckning vid konstruktion av stora jorddammar.

Willow Creek Dam, Oregon, USA, en fördämning av gravitationstyp gjord av betong

Schema för en blind betongdamm: 1 — dränering av dammen; 2 — visningsgalleri; 3 — samlare; 4 — dränering av grunden

Bilden visar en tom betongdamm med en vanlig profil med ett körfält ovanpå. För en mer tillförlitlig anslutning av dammen med marken och bankerna är grunden till dammen gjord i form av flera avsatser. En tand med ett djup av 0,05 — 1,0 Z är placerad på trycksidan.

För att bekämpa filtrering placeras antifiltreringsgardiner under tanden, för vilka, genom ett system av borrhål med en diameter på 5 — 15 cm, cementlösningen injiceras i basens (jord) sprickor.

Även om dammens kropp är gjord av solid betong sipprar det alltid vatten genom den. För att dränera detta vatten nedströms, är ett dräneringssystem anordnat i dammen, bestående av vertikala brunnar - avlopp (med en diameter på 20 - 30 cm) gjorda i dammens kropp var 1,5 - 3 m.

Vattnet som dräneras genom dem kommer in i kyvetterna i observationsgalleriet 2, varifrån det leds genom horisontella uppsamlare 3 till den nedre bassängen. Observationsgalleriet, som löper i dammen längs hela dess längd, är gjord för att övervaka tillståndet för betong och vattenfiltrering.

Härledda vattenförsörjningsstrukturer implementeras oftast i form av en öppen kanal. I mjuka jordar är kanalsektionen vanligtvis trapetsformad. Kanalens väggar och botten är klädda med betong eller asfalt för att minska filtrering, förhindra erosion, minska grovhet och tillhörande tryckförluster. Kullerstensbeklädnad används också.

Avledningskanaler i steniga jordar har en rektangulär sektion Om det inte är möjligt att utföra en öppen kanal används urtag med rektangulärt eller cirkulärt tvärsnitt Vatten från avledningskanalen till turbinerna matas genom rörledningar. metall, armerad betong och trä.