Преобразование мощности
Гидроэнергетическая машина - это обозначение, используемое для машины, которая непосредственно преобразует гидравлическую мощность при падении воды в механическую силу на вал машины. Это преобразование мощности связано с потерями, которые частично возникают в самой машине и частично в водопроводах к машине и от нее.
Разряд, управляющий водяной турбиной, транспортируется из реки или водотока через впускной канал и трубопровод к турбине. Из турбины выгрузка осуществляется через так называемый хвостовой канал с каналом вниз по течению реки.
Устройство гидроэлектростанций (источник фото: nabc.nl)
Краткий обзор основных деталей гидроэлектростанции приведен в следующих разделах.
На фиг.1 схематично показан пример компоновки установки с указанием локализации деталей, подлежащих упоминанию.
Рисунок 1 - Устройство гидроэлектростанции
На рисунке 1 в принципе показаны водопроводы традиционной норвежской электростанции с высокой головкой турбины Френсиса.
Вниз по течению от водохранилища вверх по течению грубая решетка для мусора, впускной клапан, туннель с головным убором, волновым валом, песочной ловушкой, тонкой мусорной решеткой, запорным клапаном затвора с воздушным клапаном, напорным валом, сферическим клапаном, турбиной, вытяжной трубой, задвижной трубкой, выход волновым валом и туннелем сказочной гонки.
Водозабор
Водозабор, как правило, сконструирован в связи с накопительной плотиной (1) Рис.1, в речном направлении. Забор мелкой воды оборудован грубой решеткой для мусора (3), которая препятствует проникновению деревьев, ветвей, обломков и камней в систему трубопроводов к турбине.
Впускной клапан (2) предназначен для отключения подачи воды, когда система трубопровода должна быть опорожнена. Кроме того, для дренажа утечки через главные ворота могут быть установлены небольшие ворота (4).
Фиг.2 -. Эскиз показывает в принципе Водоводы традиционной норвежской электростанции высокого напора
Глубокий водозабор принимает воду непосредственно из резервуара. В нем нет корзины для мусора. Под входом находится поддон. Его основная функция - собрать взрывные камни от прокола туннеля с головной рамой в резервуар. Он также захватывает камни, скользящие в резервуар рядом с входом.
Глубокие водозаборы позволяют очень сильно регулировать водохранилища. Впускной вентиль установлен с той же функцией, что и для мелкой воды.
Трубопроводная система
От водозабора до турбины это трубопроводная система, построенная как открытый канал, туннель, затвор или вал давления или их комбинация. Открытые каналы обычно выкопаны в земле, взорваны в скале или заложены в виде желоба из дерева или бетона.
В высоконапорных электростанциях обычно используется так называемый туннель с головной головкой между водозаборником и напорным валом.
Его можно либо просверлить, либо взорвать, либо просверлить с помощью туннельной расточной машины (TBM). Последний способ оставляет более гладкую поверхность поверхности, чем первая, и, следовательно, потери напора значительно меньше для того же сечения. В конце туннеля головы есть песочная ловушка. Рядом с отстойником в полу туннеля поперечное сечение туннеля постепенно увеличивается, чтобы уменьшить скорость воды и обеспечить лучшее осаждение взвешенных частиц.
На нижнем по потоку конце туннеля с головной рамой имеется также система с волновыми камерами. Функция кратковременной камеры заключается в том, чтобы уменьшить колебания давления водяного молотка и сохранить массовые колебания, вызванные изменениями нагрузки, в допустимых пределах и как можно скорее уменьшить колебания до стабильной работы.
В конце длинных туннелей с гоночной трассой также обычно выходят ворота. Это позволяет опорожнить вал давления и запорный клапан перед турбиной для осмотра и технического обслуживания без опорожнения туннеля с головной рамой. Перед тем, как вода попадет в напорный вал, он проходит тонкую решетку для мусора. Это последняя защита клапана и турбины от плавающих обломков или меньших камней, если песочная ловушка заполнена или опущена.
Напорный вал может быть облицован или необработан. Там, где камень имеет достаточно высокое качество, валы обычно без подкладки. Раскопки горных пород могут быть выполнены либо путем бурения и взрывных работ, либо путем растачивания с помощью TBM-машин. Валы в скале более низкого качества выстилаются либо бетоном, либо стальной плитой, встроенной в бетон. Подкладка валов уменьшает потери, но увеличивает затраты.
Стальной затвор соединяет вал с клапаном в машинном зале. Внутри скалы капот встроен в бетонную пробку. Пункты обычно являются сварными трубными конструкциями из стальных листов. Фланец соединяет затвор с клапаном. Пункты над землей устанавливаются на фундаментных бетонных блоках, где плунжер может скользить в соответствии с тепловым расширением. В определенных положениях запорные элементы фиксируются в железобетонных анкерных блоках (8) на фиг.1. Между этими анкерными блоками запорные устройства снабжены расширительными набивочными коробками (7) на фиг.1.
На верхнем конце затвора обычно установлен автоматический изолирующий клапан. Этот клапан автоматически закрывается, если произойдет разрыв трубы.
турбина
Основными частями турбины со ссылкой на фиг.1 являются:
- Каскад направляющих лопаток, обычно регулируемый, дает потоку воды скорость и направление, необходимое для входа
- Бегун, где гидравлическая мощность передается на механическую мощность
- Вал турбины (9), на который закреплен бегунок. Вал турбины направляется в
- Радиальный подшипник и
- Осевой подшипник, нагруженный осевым усилием от направляющей, вызванный давлением воды и импульсами потока, и вес вращающихся частей.
- Корпус прокрутки (10) проводит поток воды к каскаду направляющих лопаток.
- Трубка (11) для вытяжки направляет поток воды из выходного отверстия турбины в канал скатной гонки.
Закрывающий клапан
Перед турбиной установлено закрывающее устройство (12) на фиг.1. В зависимости от водной головки и емкости, это может быть затвор, заслонка, задвижка или сферический клапан. В подводных турбинах закрывающее устройство, обычно затвор, устанавливается также на выходе из вытяжной трубы.
РЕСУРС: Гидроэнергетика в Норвегии - Арне Кьель (профессор почетного норвежского университета науки и техники)