โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก - ประเภทและโครงการ

โรงไฟฟ้าพลังน้ำเป็นชุดของส่วนประกอบที่เชื่อมต่อกันและทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงาน (จลน์และศักย์ไฟฟ้า) เป็นพลังงานไฟฟ้าหรือในทางกลับกัน

ตามการจำแนกประเภทที่มีอยู่มีขนาดเล็ก โรงไฟฟ้าพลังน้ำ (HPP) กำลังไฟสูงถึง 10-15 เมกะวัตต์ รวมถึง:

• โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก — ตั้งแต่ 1 ถึง 10 เมกะวัตต์

• โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก — ตั้งแต่ 0.1 ถึง 1 เมกะวัตต์

• โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก — ที่มีกำลังการผลิตสูงถึง 0.1 เมกะวัตต์

การไหลและส่วนหัวมีบทบาทสำคัญในความสามารถของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ การไหลและแรงดันถูกควบคุมโดยใช้แหล่งจ่ายน้ำที่สะสมไว้ล่วงหน้าในส่วนบนของน้ำ ยิ่งมีน้ำในถังมากเท่าใด ระดับน้ำแรงดันก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย

แหล่งที่มาของศักยภาพไฟฟ้าพลังน้ำที่ใช้ในไฟฟ้าพลังน้ำคือแม่น้ำขนาดใหญ่ขนาดกลางและขนาดเล็ก ระบบชลประทานและน้ำประปา การไหลบ่าของธารน้ำแข็งและหิมะถาวรHPP ส่วนใหญ่แตกต่างกันในวิธีสร้างแรงดัน ระดับการควบคุมการไหล ประเภทของอุปกรณ์หลักที่ติดตั้ง ความซับซ้อนของการใช้การไหลของน้ำ (แบบเดี่ยวหรือแบบอเนกประสงค์) เป็นต้น

โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก (โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก) มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการจ่ายไฟฟ้าให้กับผู้ใช้ไฟฟ้าอิสระที่กระจายอยู่ห่างไกลจากสายไฟ บทความนี้กล่าวถึงโครงการทั่วไปที่ใช้พลังงานจากลำธารขนาดเล็ก

การตั้งค่าสำหรับการใช้สภาพแวดล้อมปัจจุบันแสดงในรูปที่ 1 ก. มันทำหน้าที่ดังต่อไปนี้ เมื่อใบพัดแนวตั้ง 1 ได้รับอิทธิพลจากตัวกลางที่ไหล จะเกิดแรงอุทกพลศาสตร์ที่ขับเคลื่อนขอบบัลลาสต์ ผ่านการเชื่อมโยงจลนศาสตร์ 3 ส่วนรองรับจะส่งแรงบิดไปยังเพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ในขณะที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้ายังคงอยู่กับที่ โรงไฟฟ้าพลังน้ำแห่งนี้ดำเนินการบนแหล่งน้ำในที่ลุ่ม ซึ่งขนาดและพลังงานจะเป็นตัวกำหนดความจุ

ข้าว. 1. แผนการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบราบ: a) โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบราบ, b) b) โรงไฟฟ้าพลังน้ำ

โรงไฟฟ้าพลังน้ำ (รูปที่ 1, b) ขณะเคลื่อนที่ ใช้พลังงานของของเหลวโดยใช้ใบพัด 6 ใบพัด 1 มีเพลาและใบพัดอยู่ การติดตั้งถูกติดตั้งบนเฟรม 7 ที่จับยึดบนโป๊ะ 6 ใบมีดซึ่งตั้งฉากกับทิศทางการไหลของน้ำเปลี่ยนทิศทางเป็นกระแสโดยใช้ล้อ 4

ใบมีดอันหนึ่งทำจากส่วนประกอบของชิ้นส่วนด้านในและด้านนอกที่เชื่อมต่อกันโดยมีขั้วต่อตามขวางตั้งอยู่ที่มุมกับแกนและถูกทำให้อ่อนลงโดยแผ่นยางยืดที่อยู่ระหว่างชิ้นส่วนและการเชื่อมต่อแบบยืดหยุ่นการเชื่อมต่อแบบยืดหยุ่นนั้นทำในรูปแบบของแพ็คเกจของแผ่นที่หันเข้าหาการไหลของตัวกลางที่มีความยาวแปรผันโดยยึดติดกับใบมีดและสัมผัสกับส่วนนอก อุปกรณ์นี้มุ่งเน้นไปที่การไหลของน้ำที่เรียบ เครื่องผลิตไฟฟ้าที่ใช้สามารถเป็นแบบซิงโครนัสและอะซิงโครนัส

ในรูปที่แสดง 2 การไหลของของไหลจากวาล์วควบคุม 1 จะถูกเบี่ยงเบนสลับไปยังห้อง 2 และ 3 และในทางกลับกัน

ข้าว. 2. กังหันในเส้นทางการไหลของกาลักน้ำ

การเคลื่อนที่แบบหมุนของของเหลวในห้องทำให้เกิดการสั่นของอากาศและการไหลล้นผ่านท่อ 4 และ 6 ด้วยการเปิดใช้งานกังหัน 5 และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่ออยู่ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ทั้งหมด มีการติดตั้งในเส้นทางการไหลของกาลักน้ำ ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการทำงานโดยปราศจากปัญหาคือของเหลวที่ไหล สะอาดโดยไม่มีเศษอาหารจำนวนมาก จำเป็นต้องมีถังขยะสำหรับการติดตั้งนี้

กังหันน้ำลอยน้ำขนาด 16 กิโลวัตต์ (รูปที่ 3) ออกแบบมาเพื่อแปลงพลังงานจลน์ของการไหลเป็นพลังงานกลและจากนั้นเป็นพลังงานไฟฟ้า กังหันเป็นองค์ประกอบทรงกลมยาวที่ทำจากวัสดุเบา (เบากว่าน้ำ) โดยมีครีบเกลียวอยู่บนพื้นผิว องค์ประกอบถูกแขวนไว้ทั้งสองด้านด้วยแท่งที่ส่งแรงบิดไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

รูปที่. 3. กังหันน้ำลอยน้ำ

โรงไฟฟ้าไฮดรอลิก (รูปที่ 4) ได้รับการออกแบบเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กซึ่งขับเคลื่อนด้วยสายพาน 1 ที่ไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งมีถังเก็บน้ำ 2 อยู่บนเฟรม สายพาน 1 พร้อมถัง 2 ติดตั้งอยู่บนเฟรม 3 สามารถถูกพัดพาไปบนคลื่นได้ เฟรม 3 ติดอยู่กับส่วนรองรับ 4 ซึ่งเป็นที่ตั้งของเครื่องกำเนิด 5

ถังตั้งอยู่ที่ด้านนอกของสายพานโดยให้ด้านที่เปิดหันไปทางแนวนอนของการไหลของน้ำจำนวนถังถูกกำหนดโดยเงื่อนไขเพื่อให้แน่ใจว่าการหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สามารถใช้อุปกรณ์ประเภท "บันได" ที่มีใบมีดติดอยู่ได้

ข้าว. 4. การประกอบสายพานและถัง

อุปกรณ์สำหรับการใช้พลังงานจลน์ของการไหลประกอบด้วยกระบอกสูบแนวตั้งที่อยู่ในน้ำฝั่งตรงข้ามซึ่งวางลูกกลิ้งไว้ (รูปที่ 5)

ข้าว. 5. การติดตั้งไมโครแดม

ใบมีดติดตั้งอยู่ระหว่างแกนบนและแกนล่างของลูกกลิ้ง เนื่องจากมุมของการโจมตีระหว่างใบพัดและเวกเตอร์ความเร็ว น้ำที่ไหลจะขับเคลื่อนกระบอกสูบให้หมุน และผ่านลูกกลิ้ง ซึ่งเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้า

อุปกรณ์สำหรับใช้พลังงานของการไหลประกอบด้วยใบพัด 1 ที่อยู่ในแนวตั้งในการไหลของน้ำ โดยมีใบพัดแบบบานพับ 2 ที่ขอบด้านบน 1 และด้านล่าง 3 (รูปที่ 6) ขอบบน 1 เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 4 ตำแหน่งของใบพัด 2 ถูกควบคุมโดยตัวการไหล: ตั้งฉากกับการไหลด้านหน้าและขนานกับการเคลื่อนที่ทวนน้ำ

ข้าว. 6. อุปกรณ์ที่แปลงพลังงานการไหลของน้ำ

โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กแบบปลอกแขน 1 กิโลวัตต์ (MHES-1) ประกอบด้วยกังหันในรูปแบบของล้อกระรอก 1, ใบพัดนำทาง 2, ท่อส่งแบบยืดหยุ่น 3 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 150 มม., อุปกรณ์ดูดน้ำ 4 , a เครื่องกำเนิด 5 หน่วยควบคุม 6 และเฟรม 7 (รูปที่ 7)

ข้าว. 7. บุชชิ่งไมโครเพาเวอร์ 1 กิโลวัตต์

การทำงานของ MicroHPP นี้ดำเนินการดังต่อไปนี้: อุปกรณ์รับน้ำ 4 มุ่งไปที่ตัวกลางไฮดรอลิกและผ่านท่อ 3 ให้ความแตกต่างของความสูงระหว่างระดับน้ำด้านบนและกังหันทำงาน 1 ปฏิสัมพันธ์ของความดันของน้ำมันไฮดรอลิก ด้วยกังหันขับเคลื่อนหลังในการหมุนแรงบิดของกังหัน 1 จะถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบกาลักน้ำ (รูปที่ 8) ใช้ในกรณีที่มีของไหลไฮดรอลิกหยดที่ความสูง 1.75 ม. จากเขื่อนหรือเป็นผลมาจากสภาพธรรมชาติ

ข้าว. 8. กาลักน้ำหน่วยไฮดรอลิก

การทำงานของการติดตั้งเหล่านี้มีดังต่อไปนี้: ทางเดินของของไหลไฮดรอลิกผ่านกังหัน 1 ขึ้นผ่านยอดเขื่อน มะเดื่อ 9 แรงบิดจะถูกส่งผ่านเพลา 2 และสายพานเกียร์ 3 ไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 4. สื่อที่เป็นของเหลวที่ใช้แล้วเข้าสู่น้ำย้อนกลับผ่านสายน้ำที่ขยายออก

การติดตั้งไมโครไฟฟ้าพลังน้ำแรงดันต่ำ (รูปที่ 9) ทำงานโดยมีส่วนหัวของคอลัมน์ของเหลวอย่างน้อย H = 1.5 ม. เมื่อการตกหล่นลดลง กำลังขับจะลดลง ความสูงของหยดที่แนะนำคือ 1.4-1.6 ม.

ข้าว. 9. โรงไฟฟ้าพลังน้ำแรงดันต่ำ

หลักการของการทำงานขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของของไหลไฮดรอลิกกับพลังงานศักย์ แปลงเป็นโรตารีแล้วเปลี่ยนเป็นไฟฟ้า ในอุปกรณ์ดูด 1 ของเหลวจะเข้าสู่กังหัน 2 ของเหลวจะถูกหมุนวนล่วงหน้า และทะลุผ่านท่อสาขาต่อไปเนื่องจากของเหลวที่ตกลงมา ทำปฏิกิริยากับใบพัดของกังหัน 2 แปลงพลังงานจลน์ของของเหลวให้เป็น แรงบิดที่เพลา 3 จากนั้นไปที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

น้ำหนักของสถานีแรงดันต่ำคือ 16 กก. พร้อมกำลัง P = 200 W เครื่องแปลงไฟฟ้าพลังน้ำกึ่งตรงแบบใบพัดประกอบด้วยท่อส่งแรงดัน 1, ตารางนำ 2, กังหันใบพัด 3, ช่องทางออกโค้งมน 4, แรงบิด เพลาส่งกำลัง 5 และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 6 (รูปที่ 10)

ข้าว. 10. ตัวแปลงการไหลแบบกึ่งตรง

กำลังไฟฟ้าของการออกแบบนี้อยู่ในช่วง 1-10 กิโลวัตต์โดยมีความสูงต่างกัน Nm = 2.2-5.7 ม. ปริมาณการใช้น้ำ QH = 0.05-0.21 ม. 3 ม. / วินาที ความแตกต่างของความสูง Nm = 2.2-5.7 ม. ความเร็วของการหมุนของกังหันจะเท่ากับ wn = 1,000 รอบต่อนาที

ตัวแปลงไฮดรอลิกแบบแคปซูลที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้า 2PEDV-22-219 (รูปที่ 11) ทำงานคล้ายกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำรุ่นก่อนที่มีหัว H = 2.5-6.3 ม. และอัตราการไหลของน้ำ Q = 0.005-0.14 ม. 3 / วินาที กำลังไฟฟ้า 1-5 กิโลวัตต์ เส้นผ่านศูนย์กลางของกังหันน้ำอยู่ระหว่าง 0.2 ถึง 0.254 ม. เส้นผ่านศูนย์กลางของล้อไฮดรอลิกคือ Dk = 0.35-0.4 ม.

ข้าว. 11. โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กแบบแคปซูล

ตัวแปลงไฮดรอลิกแบบไหลตรง (รูปที่ 12) ประกอบด้วยใบพัดกังหัน 1, ไกด์กริด 2, เพลาส่งแรงบิด 3, เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 4, ท่อร่วมไอเสีย 5 ทำงานโดยใช้ท่อแรงดัน

ข้าว. 12. เครื่องแปลงไฮดรอลิกแบบไหลตรง

ไฮโดรคอนเวอร์เตอร์ (รูปที่ 13) ออกแบบมาเพื่อแปลงพลังงานของตัวกลางที่เป็นของเหลวที่เคลื่อนที่เร็วเป็นพลังงานไฟฟ้า

ข้าว. 13. เครื่องแปลงพลังงานไฮดรอลิกเพื่อให้น้ำไหลเร็ว

ประกอบด้วยกังหันใบพัด 1 ซึ่งอยู่ในแคปซูล 2 และติดตั้งบนกระแสน้ำที่เรียกว่า «กระแสน้ำเร็ว» แคปซูลอยู่ในใบพัดนำทาง 4 ซึ่งติดตั้งอยู่ภายในตัวกลางของของไหล แรงบิดจากกังหันจะถูกส่งไปยังเพลา 5 และจากนั้นไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 6