أعلى 6 المكونات الرئيسية لمحطة الطاقة المائية

اقرأ هذه المقالة للتعرف على المكونات الستة التالية لمحطة الطاقة الكهرومائية ، أي ، (1) الهياكل الأمامية والهوائية ، (2) السباق الرئاسي أو قنوات السحب ، (3) الخزان السريع (4) التوربينات والمولدات ، (5) بيت القوة ، و (6) درب سباق ومشروع أنبوب.

1. المنجزة والهياكل المدخول:

كما يوحي الاسم forebay هو هيئة المياه الموسعة أمام المدخول. يعمل الخزان كما هو الحال عندما يأخذ penstock الماء مباشرة منه. عندما تؤدي القناة إلى الماء إلى التوربينات ، يتم توسيع قسم القناة أمام التوربينات لإنشاء فورباى. يخزن forebay مؤقتًا الماء لتزويده بالتوربينات. لا يمكن السماح للماء بالمرور لأنه يأتي في الخزان أو القناة. يتم توفير بوابات السحب مع رافعة للتحكم في دخول المياه. أمام بوابات القمامة يتم توفير رفوف لمنع الحطام ، والأشجار ، وما إلى ذلك ، من الدخول إلى القلم. يتم توفير مكابس لتنظيف رفوف القمامة على فترات.

2. رئيس سباق أو قنوات المدخل:

يحملون الماء إلى التوربينات من الخزان. يعتمد اختيار القناة المفتوحة أو قناة الضغط (Penstock) على ظروف الموقع. قد تكون قناة الضغط على شكل ممر سحب مشدود في جسم السد أو قد تكون قناة طويلة من الصلب أو الخرسانة أو نفق يمتد في بعض الأحيان لبضعة كيلومترات بين الخزان وبيت الطاقة.

لا تتبع قناة الضغط الخطوط الأرضية ويمنح أي تدرج لملاءمة ظروف الموقع. كما أن سرعة الماء في قناة الطاقة أعلى منها في القناة المفتوحة. قد تصل السرعة إلى ما يقرب من 60 مترا وتتراوح ما بين 2.5 إلى 3 متر / ثانية.

بالنسبة للرؤوس العليا ، قد تكون السرعة أعلى. في بعض الأحيان يكون من المناسب أو الاقتصادي تبني قناة مفتوحة جزئياً أو كلياً كالقناة الرئيسية. قد تؤدي قناة سباق الرأس إلى الماء إلى التوربينات أو إلى أحجار القضيب ، وعادة ما يتم تبنيها في منشآت منخفضة الرأس حيث يكون فقدان الرأس مهمًا نسبيًا. ميزة قناة مفتوحة هي أنه يمكن استخدامها لأغراض الري أو الملاحة.

3. خزان الزيادة:

الخزان المتدفق هو خزان تخزين مثبت عند بعض الفتحات المصنوعة على خط أنابيب طويل أو قضيب سحب لاستقبال التدفق المرفوض عندما يتم إغلاق خط الأنابيب فجأة بواسطة صمام يتم تركيبه في نهايته الحادة ، انظر الشكل 20.5. وبالتالي ، فإن خزان التدفق يريح خط الأنابيب من الضغط المفرط الناتج بسبب إغلاقه ، وبالتالي القضاء على تأثير المطرقة المائية الإيجابية.

ويتم ذلك عن طريق الإعتراف في الخزان الكبير بكمية كبيرة من المياه التي قد تكون قد خرجت من خط الأنابيب ، ولكنها تعود إلى الخزان بسبب إغلاق نهاية الأنبوب. كما أنه يخدم الغرض من توفير تدفق إضافي فجأة كلما تطلب ذلك المحرك الرئيسي الهيدروليكية في أي لحظة. يتم استخدام الخزان المتدفق بشكل كبير في محطة لتوليد الطاقة المائية أو في محطة ضخ كبيرة للسيطرة على تغيرات الضغط الناتجة عن التغيرات السريعة في التدفق.

في حالة محطة الطاقة المائية ، عندما يكون هناك انخفاض مفاجئ في الحمل على التوربين ، يصبح من الضروري أن يقوم المحافظ بإغلاق بوابات التوربينات من أجل تعديل تدفق المياه من أجل الحفاظ على سرعة التوربين ثابتة. ومع ذلك ، فإن الماء بالفعل في طريقه إلى التوربين.

عندما تغلق بوابات التوربين ، يجب أن تعود المياه المتحركة. يعمل خزان الصهريج كوعاء لتخزين المياه المرفوضة وبالتالي يتجنب المطرقة المائية. من ناحية أخرى ، عندما يكون هناك طلب فوري على التوربينات أكثر قوة ، يعيد الحاكم فتح البوابات بالتناسب مع الحمل الزائد ، ، مما يجعلها ضرورية لتوفير المزيد من المياه.

بالنسبة للأنبوب الطويل ، يستغرق الأمر وقتًا طويلاً قبل تسريع كتلة الماء بأكملها. إن خزان الزيادة الذي يقع بشكل عام بالقرب من التوربين سوف يلبي الطلب المتزايد فجأة على الماء حتى تصبح السرعة في الجزء العلوي من الخط تحصل على قيمة جديدة.

وبالمثل بالنسبة لمحطة ضخ كبيرة مزودة بأنبوب تسليم طويل ، يمكن أيضاً استخدام صهريج للسيطرة على تغيرات الضغط على جانب التوصيل ، والتي تنتج نتيجة الإغلاق المفاجئ أو بدء تشغيل المضخة. عند بدء تشغيل المضخة ، يدخل معظم التدفق الأولي من المضخة إلى الخزان المتدفق وبالتالي يقلل من تأثير المطرقة المائية m أنبوب التوصيل. من ناحية أخرى ، عندما يتم إيقاف المضخة فجأة ، يوفر خزان التدفق مساحة إضافية لاستيعاب المياه التي ستعود ، مما يخفف ضغط المطرقة المائية.

وظائف خزان عرام:

خزان الطفرة يخدم بالتالي الأغراض التالية:

أنا. السيطرة على تغيرات الضغط الناتجة عن التغيرات السريعة في تدفق خط الأنابيب ، وبالتالي القضاء على تأثير المطرقة المائية.

ثانيا. تنظيم التدفق في محطات الكهرباء والضخ عن طريق توفير رأس التسارع أو التثبيط الضروري.

موقع surge تانك:

نظريًا ، يجب أن يكون هناك خزان للطفرة بالقرب من محطة توليد الكهرباء أو الضخ قدر الإمكان. المكان المثالي في حالة محطة توليد الطاقة هو في مدخل التوربين ، ولكن نادرا ما يكون ذلك ممكنا في حالة المنشآت الرأس المتوسطة والعالية لأنه يجب أن تكون عالية جدا. من أجل تقليل ارتفاعه ، فإنه يقع بشكل عام عند تقاطع نفق الضغط وقضيب القلم (انظر الشكل 20.5) أو على جانب الجبل.

4. التوربينات والمولدات:

يعمل التوربين على تحويل الطاقة الهيدروليكية إلى طاقة ميكانيكية. يتم استخدام الطاقة الميكانيكية التي طورتها التوربينات في تشغيل مولد كهربائي. يقترن مباشرة إلى رمح التوربينات. يقوم المولد بتطوير الطاقة الكهربائية. يتكون التوربين من عجلة تسمى عداء. يتم توفير العداء مع شفرات أو دلاء مصممة خصيصا. الماء الذي يمتلك طاقة هيدروليكية كبيرة يضرب الشفرات ويدور العداء.

يمكن تصنيف التوربينات المائية تحت نوعين ، هما:

أنا. الدافع أو توربينات السرعة ، و

ثانيا. رد فعل أو توربينات الضغط.

الدافع التوربينات:

في التوربين النبضي ، يتم تحويل كل الطاقة أو الرأس المحتملة إلى طاقة حركية أو رأس سرعة عن طريق تمرير الماء من خلال فوهة متعاقدة أو عن طريق دوارات توجيهية قبل أن تضرب الدلاء. تدور العجلة بحرية في الهواء والماء على اتصال مع جزء فقط من العجلة في وقت واحد. ضغط الماء على طول الغلاف الجوي.

من أجل منع الرشاش وتوجيه المياه المفرغة من الدلاء إلى عرق الذيل ، يتم توفير غلاف. التوربين الدافع هو في الأساس عجلة منخفضة السرعة ويستخدم لرؤوس عالية نسبيا. تعتبر عجلة Pelton ، عجلة Turgo الدافعة والتوربين Girard ، بعض أنواع التوربينات النبضية. في المياه عجلة بيلتون الضربات عداء بشكل طفيف.

رد الفعل التوربينات:

في توربين رد الفعل ، يتم تحويل جزء فقط من الطاقة الكامنة الممكنة إلى رأس السرعة ، عند مدخل العداء. يبقى جزء التوازن كرأس ضغط. الضغط في مدخل التوربين هو أعلى بكثير من الضغط في منفذ.

ويختلف خلال مرور الماء عبر التوربين. في الغالب يتم تطوير القوة عن طريق الاختلاف في الضغط على الأمام والخلف من ريش العداء. جزء صغير فقط من القوة يأتي من الحركة الديناميكية للسرعة. بما أن الماء تحت الضغط ، فإن التدفق الكامل من سباق الرأس إلى سباق الذيل يحدث في نظام مغلق.

توربينات فرانسيس وكابلان نوعان مهمان من توربينات التفاعل. في توربين فرانسيس هناك تدفق شعاعي إلى الداخل من الماء. في التوربين الحديث لفرنسيس ، يدخل التدفق إلى الداخل نحو الداخل ولكنه يترك في اتجاه موازٍ للعمود في المركز. يطلق عليه التدفق المختلط.

في توربين Girard و المروحة و Kaplan ، يكون التدفق محوريًا أو موازٍ لمحور عمود التوربين. اختيار نوع مناسب من التوربين يعتمد في المقام الأول على الرأس المتوفر وكمية النفايات المطلوبة.

يمكن تصنيف التوربينات على النحو التالي مع الإشارة إلى نوع محطة الطاقة:

توربين منخفض الرأس (أقل من 30 م) ؛

توربين متوسط ​​الرأس (30 إلى 160 م) ؛

توربين عالي الرأس (حتى 1000 متر) ؛

توربينات رأس منخفضة هي توربينات المروحة وتوربين كابلان. هذه التوربينات تستخدم كمية كبيرة من الماء. توربينات رأس متوسطة هي توربينات فرانسيس حديثة. توربينات الاندفاع هي توربينات رأس عالية. هذه التوربينات تتطلب كمية أقل نسبيا من الماء.

5. بيت الطاقة:

الغرض من بيت الطاقة هو دعم وإيواء المعدات الهيدروليكية والكهربائية.

ينقسم بيت الطاقة بسهولة إلى قسمين على النحو التالي:

أنا. البنية التحتية لدعم المعدات وتوفير الطرق المائية اللازمة.

ثانيا. البنية الفوقية أو المبنى لإيواء وحماية المعدات.

بنية:

قد تشكل الطبقة التحتية جزءًا لا يتجزأ من السد وهيكل المدخول. في حالات أخرى ، قد تكون البنية التحتية بعيدة عن السد ، حيث يكون مدخل السد وطاقة الطاقة منشأان منفصلان تمامًا. بنيت الطبقة التحتية حصريًا من الخرسانة ويتم إنفاذها بالصلب عند الضرورة.

فائقة هيكل:

تحتوي غرفة التوليد ، وهي الجزء الرئيسي من منزل الطاقة ، على الوحدات الرئيسية وملحقاتها ، وعادةً ما توجد رافعة علوية تعمل بالكهرباء أو اليد والتي تمتد بعرض منزل الطاقة. عادة ما تكون لوحة التبديل وحامل التشغيل بالقرب من منتصف المحطة ، إما على مستوى الأرضية ، أو لرؤية أفضل ، في الطابق الثاني أو على مستوى أعلى من الطابق الرئيسي.

عادة ما تكون هناك حاجة إلى خليج أو قسم إضافي من منزل الطاقة في المراحل الأولى من الوحدات الرئيسية للمفاتيح ، وصلات الحافلات ، والخطوط الصادرة. إذا كانت المحولات موجودة داخل المحطة ، فسيكون ذلك أيضًا في الجزء المساعد ، عادة على مستوى الأرضية وإغلاق الطابق الرئيسي بأبواب فولاذية أو مصاريع.

الرافعة المتنقلة جزء مهم من معدات الطاقة الكهربائية. عند تثبيت ارتفاع رافعة الرافعة فوق الأرض ، من الضروري توفير مساحة كافية للرفع والحمل على طول أي من أجزاء الماكينة المختلفة.

6. سباق الذيل ومشروع أنبوب

وتسمى القناة التي يتم فيها تفريغ التوربين في حالة عجلة الدفع وعن طريق أنبوب السحب في حالة التوربين المتفاعل باسم سباق الذيل. إن أنبوب الشفط أو أنبوب السحب ليس سوى أنبوب محكم يتم تركيبه على جميع توربينات رد الفعل على جانب المنفذ. يمتد من نهاية التفريغ من عداء التوربين إلى حوالي 0.5 متر تحت سطح مستوى الذيل. ويعطى أنبوب السحب المستقيم عمومًا انبثاقًا من 4 إلى 6 درجات للتخفيف التدريجي من سرعة الماء.

تأثير الشفط للماء في هذا الأنبوب له نفس التأثير على العداء كرأس مكافئ بحيث تتطور التوربينات بنفس القوة كما لو كانت توضع على سطح الماء الذيل. عادةً ما يكون العرق الذيل لعجلة الدفع عبارة عن ممر مستطيل تقريبًا ، يمتد من نقطة أسفل العجلة إلى نقطة خارج قواعد الطاقة حيث يدخل قناة الخروج أو النهر. بسبب التفريغ الصغير للعجلة الدافعة ، بالإضافة إلى السرعة العالية المسموح بها ، يكون ممر سباق الذيل أصغر بكثير من مفاعل التوربين.

في حالة توربين التفاعل ، يعتمد عرض قناة العرق تحت بيت الطاقة على تباعد الوحدة وسماكة الأعمدة والجدران بين وحدات الخلجان. يعتمد عمق قناة سباق الذيل على السرعة التي يتم أخذها عادةً حوالي 1 متر في الثانية. عندما يكون بيت القوة قريباً من النهر ، قد يكون سباق الذيل هو النهر نفسه. وفي حالة أخرى ، يمكن توفير قناة سباق ذيل طولها بعض الشيء للانضمام إلى حفرة التوربين مع النهر.