Topp 6 huvuddelar av vattenkraftverk

Läs den här artikeln för att lära dig om följande sex komponenter i vattenkraftverk, dvs. (1) Forebay and Intake Structures, (2) Head Race eller Intake Conduits, (3) Surge Tank, (4) Turbiner och Generatorer, (5) Power House, och (6) Trail Race och draft tube.

1. För- och intagsstrukturer:

Som namnet antyder är förebyggan en förstorad vattenkälla framför intaget. Reservoaren fungerar som förhöjning när penstock tar vatten direkt från det. När kanalen leder vatten till turbinerna, förstärks sektionen av kanalen framför turbinerna för att skapa förhindring. Vädret lagrar tillfälligt vatten för att leverera detsamma till turbinerna. Vattnet kan inte passera som det kommer i behållaren eller kanalen. Vid intag är grindar försedda med hiss för att styra inmatningen av vatten. Framför grindarna finns skräpställ för att förhindra att skräp, träd, etc. kommer in i penstocken. Rackar är också anordnade för att rengöra skräpställen med intervaller.

2. Huvudlopp eller inloppsledningar:

De bär vatten till turbinerna från reservoaren. Valet av öppen kanal eller en tryckledning (Penstock) beror på platsförhållandena. Trycket kan vara i form av en utloppskanal i dammen eller det kan vara en lång ledning av stål eller betong eller ibland en tunnel som sträcker sig några kilometer mellan behållaren och krafthuset.

Tryckledningen följer inte markkonturerna och någon gradient ges för att passa platsförhållandena. Vattnets hastighet i kraftledningen är också högre än i den öppna kanalen. Upp till ca 60 meter huvud kan hastigheten ligga mellan 2, 5 och 3 0 m / s.

För högre huvuden kan hastigheten fortfarande vara högre. Ibland är det bekvämt eller ekonomiskt att anta öppen kanal helt eller delvis som huvudledningen. Huvudbanekanalen kan leda vatten till turbinerna eller till pennstockarna och brukar användas i låghöga installationer där huvudförluster är relativt viktiga. Fördelen med en öppen kanal är att den kan användas för bevattning eller navigationsändamål.

3. Surge Tank:

En överspänningsbehållare är en förvaringsbehållare monterad vid någon öppning gjord på en lång rörledning eller penstock för att ta emot det avvisade flödet när rörledningen plötsligt stängs av en ventil monterad vid sin branta ände, se figur 20.5. En överspänningsbehållare lindrar därför rörledningen av alltför stort tryck som produceras på grund av stängningen, vilket eliminerar den positiva vattenhammareffekten.

Det görs genom att medge en stor massa vatten i överspänningsbehållaren som annars skulle ha flugit ut ur rörledningen, men återgår till tanken på grund av stängning av röränden. Det tjänar också syftet att plötsligt tillföra ett ytterligare flöde närhelst det behövs av de hydrauliska huvudförflyttarna vid något tillfälle. Överspänningsbehållaren används oftast i en vattenkraftverk eller i en stor pumpanläggning för att reglera de tryckvariationer som följer av snabba förändringar i flödet.

När det gäller vattenkraftverk, när det finns en plötslig minskning av belastningen på turbinen blir det nödvändigt för guvernören att stänga turbinportarna för att justera flödet av vatten för att hålla turbinens hastighet konstant. Vattnet är dock redan på väg till turbinen.

När turbinedörrarna är stängda måste det rörliga vattnet gå tillbaka. En överspänningsbehållare skulle då fungera som en behållare för att lagra det avstodda vattnet och undviker därmed vattenhammare. Å andra sidan när det finns en omedelbar efterfrågan på turbinen med mer kraft återställer guvernören portarna i proportion till den ökade belastningen, sålunda, vilket gör det nödvändigt att leverera mer vatten.

För ett långt rör tar det lång tid innan hela vattenmängden kan accelereras. Överspänningsbehållaren som är generellt belägen nära turbinen kommer att uppfylla den plötsligt ökade efterfrågan på vatten till dess att hastigheten i den övre delen av linjen förvärvar ett nytt värde.

På samma sätt för en stor pumpanläggning med ett långleveransrör kan en överspänningsbehållare också användas för att styra tryckvariationerna på leveranssidan, vilket beror på plötslig avstängning eller start av en pump. När pumpen är igång, går det mesta av det initiala flödet från pumpen in i överspänningsbehållaren, vilket reducerar vattenhammareffekten m till avloppsröret. Å andra sidan, när pumpen stängs av plötsligt, ger överskottsbehållaren extra utrymme för att rymma vatten som skulle komma tillbaka och därigenom lindra vattenhammartrycket.

Funktioner av Surge Tank:

Överspänningsbehållaren tjänar således följande ändamål:

jag. Kontroll av tryckvariationer som följer av snabba förändringar i rörledningens flöde, vilket eliminerar vattenhammareffekten.

ii. Reglering av flöde i kraft och pumpanläggningar genom att tillhandahålla nödvändigt accelerations- eller fördröjningshuvud.

Placering av Surge Tank:

Teoretiskt bör en överspänningsbehållare placeras så nära en kraft- eller pumpanläggning som möjligt. Den ideala platsen vid kraftverk ligger vid turbininloppet, men det är sällan möjligt vid installation av medelstora och höga huvud eftersom det måste göras mycket högt. För att minska dess höjd ligger den i allmänhet vid en korsning av trycktunnel och en kuggstång (se fig 20.5) eller på bergssidan.

4. Turbiner och generatorer:

Turbin omvandlar hydraulisk energi till mekanisk energi. Den mekaniska energi som utvecklas av en turbin används för att driva en elektrisk generator. Den är direkt kopplad till turbinens axel. Generatorn utvecklar elkraft. En turbin består av ett hjul som kallas löpare. Löparen är försedd med specialdesignade blad eller hinkar. Vattnet med stor hydraulisk energi träffar knivarna och löparen roterar.

Vattenturbiner kan klassificeras enligt två typer, nämligen:

jag. Impuls- eller hastighetsturbiner, och

ii. Reaktions- eller tryckturbiner.

Impulsturbin:

I impulsturbinen omvandlas all tillgänglig potentiell energi eller huvud till kinetisk energi eller hastighetshuvud genom att passera vattnet genom ett sammandragningsmunstycke eller genom ledningsvingar innan det träffar skoporna. Hjulet roterar fritt i luft och vatten är i kontakt med endast en del av hjulet i taget. Trycket på vatten hela tiden är atmosfäriskt.

För att förhindra stänk och för att styra vattnet som släpps ut från skoporna till svansbanan, är ett hölje tillhandahållet. En impulssturbin är i huvudsak ett låghastighetshjul och används för relativt höga huvuden. Pelton hjul, Turgo impulshjul och Girard turbin, är några typer av impulsturbin. I Pelton-hjulet träffar vatten tangenten tangentialt.

Reaktionsturbin:

I en reaktionsturbin omvandlas endast en del av den tillgängliga potentiella energin till hastighetshuvud vid ingången till löparen. Balansdelen förblir som ett tryckhuvud. Trycket vid turbinens inlopp är mycket högre än trycket vid utloppet.

Det varierar genom passage av vatten genom turbinen. För det mesta utvecklas kraften av skillnaden i tryck som verkar på fram- och baksidan av löpareblad. Endast en liten del av kraft kommer från den dynamiska effekten av hastigheten. Eftersom vattnet är under tryck sker hela flödet från huvudlöpning till svanslöpning i ett slutet system.

Francis och Kaplan turbiner är två viktiga typer av reaktionsturbiner. I Francis turbin finns det inre radiella flöden av vatten. I modern Francis turbin går flödet radiellt inåt men lämnar parallellriktning till axel vid centrum. Det kallas blandat flöde.

I Girard, propellor och Kaplan turbiner är flödet axiellt eller parallellt med turbinaxelns axel. Val av lämplig typ av turbin beror främst på det tillgängliga huvudet och den mängd avfall som krävs.

Turbinerna kan klassificeras enligt följande med hänvisning till typ av kraftverk:

Lågt huvudturbin (mindre än 30 m);

Medelhuvudturbin (30 till 160 m);

Högt huvudturbin (upp till och över 1000 m);

Lågt huvudturbiner är Propeller turbin och Kaplan turbin. Dessa turbiner använder stora mängder vatten. Medelhuvudsturbiner är moderna Francis turbiner. Impulsturbiner är höga huvudturbiner. Dessa turbiner kräver relativt mindre mängd vatten.

5. Power House:

Syftet med krafthuset är att stödja och hysa den hydrauliska och elektriska utrustningen.

Krafthuset är lätt uppdelat i två delar enligt följande:

jag. Understrukturen för att stödja utrustningen och att tillhandahålla nödvändiga vattenvägar.

ii. Överbyggnaden eller byggnaden för att hysa och skydda utrustningen.

konstruktion:

Understrukturen kan utgöra en integrerad del av dammen och inloppsstrukturen. I andra fall kan understrukturen vara avlägsen från dammen, damindtaget och krafthuset är helt separata strukturer. Understrukturen är byggd uteslutande av betong och verkställs med stål vid behov.

Överbyggnad:

Generationsrummet, huvuddelen av kraftaggregatet, innehåller huvudenheterna och deras tillbehör, och vanligtvis finns en kraft- eller manövrerad overheadkran som sträcker sig över elkraftens bredd. Omkopplingsbordet och manöverstativet ligger vanligen nära mitten av stationen, antingen på golv eller för bättre synlighet, på andra våningen eller på en nivå ovanför huvudgolvet.

Vanligtvis behövs en hjälpbrygga eller en del av krafthuset uppströms från huvudenheterna för omkopplarna, bussanslutningarna och utgående linjer. Om transformatorer är placerade inuti stationen kommer dessa också att ligga i hjälpfacket, vanligen på golvnivå och stänga av huvudgolvet med ståldörrar eller fönsterluckor.

En resande kran är en viktig del av kraftutrustningen. Vid fixering av höjden på kranskenan ovanför golvet är det viktigt att tillräckligt högt utrymme är anordnat för att lyfta och bära längs någon av de olika maskindelarna.

6. Tail Race och draft tube

Kanalen i vilken turbinen urladdas vid impulshjul och genom dragrör vid reaktionsturbin kallas en svansrace. Sugröret eller dräneringsröret är inget annat än ett lufttätt rör monterat på alla reaktionsturbiner på utloppssidan. Den sträcker sig från turbinspelarens utloppsände till ca 0, 5 meter under ytan av svansvattennivån. Det raka dragröret ges i allmänhet en flare på 4 till 6 grader för att gradvis minska vattenhastigheten.

Sugverkan av vattnet i detta rör har samma effekt på löparen som ett ekvivalent huvud så att turbinen utvecklar samma effekt som om den placerades vid ytan av svansvattnet. Impulshjulets svanslöpning är vanligtvis en ungefär rektangulär passage, som går från en punkt under hjulet till en punkt utanför krafthusets fundament där den kommer in i utgångskanalen eller floden. På grund av den lilla urladdningen av impulshjulet, såväl som högre tillåten hastighet, är svansbanans passage mycket mindre än reaktionsturbins reaktion.

I fallet med reaktionsturbinen beror bredden på svansbanan under krafthuset på enhetens avstånd och tjocklek på bryggor och väggar mellan enhetens vikar. Djupet på svansbanan beror på hastigheten som i allmänhet anses vara ca 1 meter per sekund. Där kraftverket ligger nära floden kan svansbanan vara själva floden. I annat fall kan en svansbanekanal med viss längd göras för att ansluta till turbinen med floden.