Brugen af ​​vandstrømmens energi, enheden af ​​hydrauliske strukturer af vandkraftværker (HPP)

Vandets energi strømmer

Den energi (potentiale), som vandstrømmen har, bestemmes af to størrelser: mængden af ​​strømmende vand og højden af ​​dets fald til munden.

I en naturlig tilstand bruges flodstrømmens energi på erosion af kanalen, overførsel af jordpartikler, friktion på bredderne og bunden.

På denne måde fordeles vandstrømmens energi gennem strømmen, om end ujævnt - afhængigt af bundens hældninger og vandets sekundære strømningshastighed. For at bruge strømmens energi inden for et bestemt område, er det nødvendigt at koncentrere det i en sektion - i en justering.

Nogle gange er en sådan koncentration skabt af naturen i form af vandfald, men i de fleste tilfælde skal den skabes kunstigt, ved hjælp af hydrauliske strukturer.

Itaipu vandkraftværk er det største vandkraftværk i verden til produktion af elektricitet

Energi er koncentreret på byggepladsen vandkraftværker (HPP) to måder:

• en dæmning, der blokerer floden og rejser vand i bassinet opstrøms - opstrøms N meter fra niveauet af bassinet nedstrøms - nedstrøms. Forskellen i opstrøms og nedstrøms niveauer H kaldes hoved. Vandkraftværker, hvor hovedet er skabt af en dæmning, kaldes nær-dæmning og er normalt bygget på flade floder;

• ved hjælp af en speciel bypass-kanal - en afledningskanal. Afledningsstationer bygges hovedsageligt i bjergområder. Afledningskanalen har en meget lille hældning, så for enden er hele hovedet af åafsnittet omgivet af kanalen næsten helt koncentreret.

Strømningskraft i strukturjustering bestemmes af mængden af ​​vand, der passerer gennem porten på et sekund, Q og hoved H. Hvis Q måles i m3/sek, og H i meter, så vil strømningshastigheden i sektionen være lig med:

Pp = 9,81 * Q* 3 kW.

Kun en del af denne kapacitet, svarende til anlæggets effektivitet, vil blive brugt i vandkraftværkets elektriske generatorer. Derfor vil kraften fra kraftværket ved hoved H og vandstrømmen gennem turbinerne Q være:

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

Maskinrum til et vandkraftværk

Under reelle driftsforhold for vandkraftværker kan noget af vandet udledes forbi turbinerne.

Strømmenes energi er blevet brugt i århundreder. Den udbredte brug af vandkraft blev først mulig i slutningen af ​​det 19. århundrede, da den blev opfundet elektrisk transformer og skabt trefaset vekselstrømsystem... Evnen til at overføre energi over lange afstande gjorde det muligt at udnytte energien fra de kraftigste vandstrømme.

Kinas Three Gorges vandkraftværk, der ligger ved Yangtze-floden, er det største i verden målt i installeret kapacitet.

Sammensætning og arrangement af vandkraftværkers vandtekniske faciliteter

Strukturen af ​​enheden af ​​strukturer i et dæmningsvandkraftværk inkluderer normalt:

• dæmningshoved. I den øvre del af dæmningen dannes et reservoir med et større eller mindre volumen afhængigt af de topografiske forhold og dæmningens højde, som regulerer strømmen af ​​vand gennem turbinerne i overensstemmelse med belastningsplanen;

• hydroelektrisk bygning;

• tagrender, med et andet formål og tilsvarende forskelligt design: at udlede det overskydende vand, der ikke bruges i turbinerne, for eksempel under oversvømmelser (overløb); til sænkning af vandhorisonten i overløbsvandet, hvilket nogle gange er nødvendigt, for eksempel ved reparation af hydrauliske faciliteter (dræning); til fordeling af vand mellem vandbrugere (vandindtagsfaciliteter);

• transportfaciliteter — sejlbare sluser, der tilvejebringes ved sejlads på floden, hylder og flåder til rafting i træ;

• fiskepassagefaciliteter.

Afsnit om bygningen af ​​vandkraftværket

Typiske strukturer af det afledte vandkraftværk — afledningskanal og rørføring fra kanalen til turbinerne.

Hovedværdien, det mest teknisk ansvarlige og det dyreste led i blokken af ​​vandkraftværker er dæmningen. Dæmninger skelnes langs vandpassagens vej:

• døvsom ikke tillader passage af vand;

• overløbhvori vandet flyder over dæmningens top;

• panelpladesom lukker vand ind, når skjoldene (portene) åbnes.

Cornalvo er en dæmning i Spanien, i provinsen Badajoz, der har været i drift i næsten 2.000 år.

Dæmninger er normalt jord og beton.

Jorddæmningens tværprofil: 1 — tand; 2 - beskyttende lag af sand og grus; 3 — lergitter: 4 — dæmningslegeme; 5 — vandtæt basislag

Figuren viser profilen af ​​en lerdæmning bygget på et permeabelt lag af lav tykkelse. Dæmningens krop udledes fra enhver jord, der ikke indeholder en stor mængde organiske urenheder og vandopløselige salte.

Ved fyldning af en dæmning med permeabel jord, anbringes et lergitter i dæmningens krop for at forhindre vandfiltrering. Det permeable lag, som dæmningen er bygget på, skæres af en vandtæt tand af samme årsager.

Hvis dæmningen er helt fyldt med ler- eller sandjord, så er der ikke behov for en nedsivningsspærre. Ovenpå er skærmen dækket af et beskyttende lag af sand og grus, som igen er beskyttet mod bølgeerosion af en stenbelægning (fra toppen af ​​dæmningen til et mærke, der ligger 0,5 — 0,7 m under den lavest mulige vandhorisont i de øvre farvande).

Ved fyldning af en lerdæmning komprimeres hvert lag omhyggeligt med ruller. Det er ikke tilladt at dræne vand gennem toppen af ​​en lerdæmning, da der er fare for dens erosion. En vej bygges normalt langs toppen af ​​en jorddæmning, som definerer toppens bredde. Kammen asfalteres på sædvanlig vis.

Bredden af ​​dæmningens bund afhænger af dens højde og af skråningernes formodede hældning til horisonten. Opstrømsskrænten bliver fladere end nedstrømsskrænten.

I øjeblikket er hydromekaniseringsmetoden meget udbredt til konstruktion af store jorddæmninger.

Willow Creek Dam, Oregon, USA, en tyngdekraftsdæmning lavet af beton

Plan af en blind betondæmning: 1 — dræning af dæmningen; 2 — visningsgalleri; 3 — samler; 4 — dræning af fundamentet

Figuren viser en tom betondæmning med et regulært profil med en kørebane ovenpå. For en mere pålidelig forbindelse af dæmningen med jorden og bankerne er fundamentet af dæmningen lavet i form af flere afsatser. En tand med en dybde på 0,05 — 1,0 Z er placeret på tryksiden.

For at bekæmpe filtrering anbringes antifiltreringsgardiner under tanden, for hvilke cementopløsningen gennem et system af boringer med en diameter på 5 - 15 cm sprøjtes ind i bundens revner (jord).

Selvom dæmningens krop er lavet af solid beton, siver der altid vand igennem den. For at dræne dette vand nedstrøms, er der arrangeret et drænsystem i dæmningen, bestående af lodrette brønde - dræn (med en diameter på 20 - 30 cm) lavet i dæmningens krop hver 1,5 - 3 m.

Vandet, der drænes gennem dem, kommer ind i kuvetterne i observationsgalleriet 2, hvorfra det ledes gennem vandrette opsamlere 3 til den nederste pool. Observationsgalleriet, der løber i dæmningen i hele dens længde, er lavet til at overvåge tilstanden af ​​beton og vandfiltrering.

Afledte vandforsyningsstrukturer implementeres oftest i form af en åben kanal. I blød jord er kanalafsnittet normalt trapezformet. Væggene og bunden af ​​kanalen er beklædt med beton eller asfalt for at reducere filtrering, forhindre erosion, reducere ruhed og tilhørende tryktab. Der anvendes også brostensbeklædning.

Afledningskanaler i stenet jord har et rektangulært tværsnit Hvis det ikke er muligt at udføre en åben kanal, anvendes udsparinger med rektangulært eller cirkulært tværsnit Vand fra afledningskanalen til møllerne føres gennem rørledninger. metal, armeret beton og træ.