استخدام طاقة تدفق المياه ، جهاز الهياكل الهيدروليكية لمحطات الطاقة الكهرومائية (HPP)

تتدفق طاقة المياه

يتم تحديد الطاقة (المحتملة) لتدفق المياه بكميتين: كمية المياه المتدفقة وارتفاع سقوطها في الفم.

في الحالة الطبيعية ، يتم إنفاق طاقة تدفق النهر على تآكل القناة ، ونقل جزيئات التربة ، والاحتكاك على الضفاف والقاع.

بهذه الطريقة ، يتم توزيع طاقة تدفق المياه في جميع أنحاء التدفق ، وإن كان ذلك بشكل غير متساوٍ - اعتمادًا على منحدرات القاع ومعدل التدفق الثانوي للمياه. من أجل استخدام طاقة التدفق في منطقة معينة ، من الضروري تركيزها في قسم واحد - في محاذاة واحدة.

في بعض الأحيان ، يتم إنشاء مثل هذا التركيز بواسطة الطبيعة في شكل شلالات ، ولكن في معظم الحالات يجب أن يتم إنشاؤه بشكل مصطنع ، بمساعدة الهياكل الهيدروليكية.

تعتبر محطة Itaipu الكهرومائية أكبر محطة للطاقة الكهرومائية في العالم لإنتاج الكهرباء

تتركز الطاقة في موقع البناء محطات توليد الطاقة الكهرومائية (HPP) بطريقتين:

• سد يسد النهر ويرفع المياه في الحوض المنبع - المنبع N متر من مستوى الحوض في اتجاه مجرى النهر - المصب. الفرق في مستويات المنبع والمصب H يسمى الرأس. تسمى المحطات الكهرومائية حيث يتم إنشاء الرأس بواسطة السد بالقرب من السد وعادة ما يتم بناؤها على أنهار منبسطة ؛

• بمساعدة قناة تجاوز خاصة - قناة اشتقاق. تم بناء محطات الاشتقاق بشكل رئيسي في المناطق الجبلية. تحتوي قناة التحويل على منحدر صغير جدًا ، لذلك في نهايتها يتركز رأس قسم النهر بأكمله المحاط بالقناة بالكامل تقريبًا.

قوة التدفق في محاذاة الهيكل يتم تحديدها من خلال كمية المياه التي تمر عبر البوابة في ثانية واحدة ، Q والرأس H. إذا تم قياس Q بالمتر المكعب / ثانية ، و H بالأمتار ، فسيكون معدل التدفق في القسم مساويًا لـ:

Pp = 9.81 * Q * 3 كيلو واط.

سيتم استخدام جزء فقط من هذه السعة ، مساوٍ لكفاءة التركيب ، في المولدات الكهربائية لمحطة الطاقة الكهرومائية. لذلك ، فإن قوة محطة توليد الكهرباء في الرأس H وتدفق المياه عبر التوربينات Q ستكون:

P = 9.81 * B * H * الكفاءة كيلوواط.

غرفة المحرك لمحطة الطاقة الكهرومائية

في ظروف التشغيل الحقيقية لمحطات الطاقة الكهرومائية ، قد يتم تصريف بعض المياه بعد التوربينات.

تم استخدام طاقة الجداول لعدة قرون. أصبح الاستخدام الواسع للطاقة المائية ممكنًا فقط في نهاية القرن التاسع عشر ، عندما تم اختراعها محول كهربائي وخلقت نظام التيار المتردد ثلاثي الأطوار... مكنت القدرة على نقل الطاقة لمسافات طويلة من تسخير طاقة أقوى التيارات المائية.

تعتبر محطة الطاقة الكهرومائية الثلاثة في الصين ، الواقعة على نهر اليانغتسي ، الأكبر في العالم من حيث القدرة المركبة.

تكوين وترتيب المنشآت المائية في محطات الطاقة الكهرومائية

عادةً ما يتضمن هيكل وحدة هياكل محطة توليد الطاقة الكهرومائية للسد ما يلي:

• رأس السد. في الروافد العليا للسد ، يتم تكوين خزان بحجم أكبر أو أصغر اعتمادًا على الظروف الطبوغرافية وارتفاع السد ، مما ينظم تدفق المياه عبر التوربينات وفقًا لجدول الحمولة ؛

• مبنى الطاقة الكهرومائية;

• المزاريب ، لها غرض مختلف وتصميم مختلف في المقابل: لتصريف المياه الزائدة غير المستخدمة في التوربينات ، على سبيل المثال أثناء الفيضانات (الفيضانات) ؛ لخفض أفق المياه في مياه الفائض ، وهو أمر ضروري في بعض الأحيان ، على سبيل المثال ، عند إصلاح المرافق الهيدروليكية (الصرف) ؛ لتوزيع المياه بين مستخدمي المياه (مرافق سحب المياه) ؛

• تسهيلات النقل - أقفال صالحة للملاحة توفر عن طريق الملاحة في النهر ورفوف وطوافات للقوارب الخشبية ؛

• مرافق ممر الأسماك.

قسم بناء المحطة الكهرومائية

الهياكل النموذجية لمصنع الطاقة الكهرومائية - قناة التحويل والأنابيب من القناة إلى التوربينات.

السد هو القيمة الرئيسية ، الرابط الأكثر مسؤولية من الناحية الفنية والأغلى في كتلة محطات الطاقة الكهرومائية. تتميز السدود على طول مسار مرور المياه:

• أصمالتي لا تسمح بمرور الماء ؛

• مفيضحيث يفيض الماء فوق قمة السد ؛

• لوحة التوزيع الكهربائيةالتي تسمح للماء بالدخول عند فتح الدروع (البوابات).

Cornalvo هو سد في إسبانيا ، في مقاطعة Badajoz ، يعمل منذ ما يقرب من 2000 عام.

عادة ما تكون السدود ترابية وخرسانية.

المظهر الجانبي المستعرض للسد الأرضي: 1 - سن ؛ 2 - طبقة واقية من الرمل والحصى ؛ 3 - شبكة من الطين: 4 - جسم السد ؛ 5 - طبقة أساسية مقاومة للماء

يوضح الشكل المظهر الجانبي لسد طيني مبني على طبقة نفاذة ذات سمك منخفض. يفرغ جسم السد من أي تربة لا تحتوي على كمية كبيرة من الشوائب العضوية والأملاح القابلة للذوبان في الماء.

عند ملء سد بتربة قابلة للنفاذ ، يتم وضع شبكة طينية في جسم السد لمنع تنقية المياه. يتم قطع الطبقة القابلة للاختراق التي يُبنى عليها السد بواسطة سن مقاوم للماء للأسباب نفسها.

إذا كان السد ممتلئًا تمامًا بالطين أو التربة الرملية ، فلا داعي لوجود حاجز للتسرب. في الأعلى ، يتم تغطية الشاشة بطبقة واقية من الرمال والحصى ، والتي بدورها محمية من التآكل بسبب الأمواج بواسطة رصيف حجري (من قمة السد إلى علامة تقع 0.5 - 0.7 متر تحت أدنى أفق مائي ممكن. في المياه العليا).

عند ملء سد من الطين ، يتم ضغط كل طبقة بعناية باستخدام بكرات. لا يجوز تصريف المياه عبر قمة سد طيني ، حيث يوجد خطر تآكله. عادة ما يتم بناء الطريق على طول قمة السد الترابي ، والتي تحدد عرض القمة. الحافة مسفلتة بالطريقة المعتادة.

يعتمد عرض قاعدة السد على ارتفاعه وعلى الميل المفترض للمنحدرات نحو الأفق. يصبح المنحدر العلوي أكثر انبساطًا من المنحدر السفلي.

حاليًا ، تُستخدم طريقة الميكنة المائية على نطاق واسع في بناء السدود الترابية الكبيرة.

سد ويلو كريك ، أوريغون ، الولايات المتحدة الأمريكية ، وهو سد من نوع الجاذبية مصنوع من الخرسانة

مخطط السد الخرساني الأعمى: 1- تصريف السد. 2 - عرض المعرض ؛ 3 - جامع 4- تصريف الأساس

يوضح الشكل سدًا خرسانيًا فارغًا بملف جانبي عادي مع وجود ممر مروري في الأعلى. من أجل اتصال أكثر موثوقية للسد بالتربة والبنوك ، يتم إنشاء السد على شكل عدة نتوءات. يوجد سن بعمق 0.05 - 1.0 Z على جانب الضغط.

لمكافحة الترشيح ، يتم وضع ستائر مضادة للترشيح تحت السن ، والتي من خلال نظام حفر بقطر 5-15 سم ، يتم حقن محلول الأسمنت في شقوق القاعدة (التربة).

على الرغم من أن جسم السد مصنوع من الخرسانة الصلبة ، إلا أن المياه تتسرب عبره دائمًا. من أجل تصريف هذه المياه في اتجاه مجرى النهر ، يتم ترتيب نظام تصريف في السد ، يتكون من آبار عمودية - مصارف (بقطر 20 - 30 سم) مصنوعة في جسم السد كل 1.5 - 3 م.

تدخل المياه التي يتم تصريفها من خلالها إلى فتحات معرض المراقبة 2 ، حيث يتم توجيهها عبر المجمعات الأفقية 3 إلى البركة السفلية. تم تصميم صالة المراقبة ، التي تمتد في جسم السد على طوله بالكامل ، لمراقبة حالة الخرسانة وترشيح المياه.

غالبًا ما يتم تنفيذ هياكل الإمداد بالمياه المشتقة في شكل قناة مفتوحة. في التربة الرخوة ، عادةً ما يكون قسم القناة شبه منحرف. يتم تبطين جدران وقاع القناة بالخرسانة أو الإسفلت لتقليل الترشيح ومنع التآكل وتقليل الخشونة وفقدان الضغط المصاحب. كما تستخدم الكسوة المرصوفة بالحصى.

تحتوي قنوات التحويل في التربة الصخرية على قسم مستطيل. إذا لم يكن من الممكن تنفيذ قناة مفتوحة ، يتم استخدام تجاويف ذات مقطع عرضي مستطيل أو دائري. يتم تغذية المياه من قناة التحويل إلى التوربينات عبر خطوط الأنابيب. المعادن والخرسانة المسلحة والخشب.