Nhà máy thủy điện nhỏ - loại và dự án

Nhà máy thủy điện là một tập hợp các bộ phận được kết nối với nhau và phục vụ cho việc chuyển hóa năng lượng (động năng và thế năng) thành năng lượng điện hoặc ngược lại.

Theo phân loại hiện có, những cái nhỏ là nhà máy thủy điện (HPP) công suất đến 10-15 MW, bao gồm:

• nhà máy thủy điện nhỏ - từ 1 đến 10 MW.

• nhà máy thủy điện nhỏ — từ 0,1 đến 1 MW.

• nhà máy thủy điện siêu nhỏ — với công suất lên tới 0,1 MW.

Lưu lượng và cột áp đóng vai trò quyết định đến công suất của nhà máy thủy điện. Lưu lượng và áp suất được điều chỉnh bằng cách sử dụng nguồn cấp nước được tích lũy trước ở phần trên của nước. Càng nhiều nước trong bể, mực nước áp suất càng cao và theo đó là cột nước.

Nguồn tiềm năng thủy điện được sử dụng trong thủy điện là các sông lớn vừa và nhỏ, hệ thống thủy lợi và cấp nước, dòng chảy dốc của sông băng và tuyết vĩnh cửu.Các HPP chủ yếu khác nhau ở cách tạo áp suất, mức độ điều tiết dòng chảy, loại thiết bị chính được lắp đặt, mức độ phức tạp của việc sử dụng dòng nước (đơn chức năng hoặc đa chức năng), v.v.

Các nhà máy thủy điện nhỏ (Thủy điện nhỏ) có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ tự dùng nằm rải rác xa đường dây tải điện. Bài viết thảo luận về các dự án phổ biến sử dụng năng lượng của các dòng nhỏ.

Thiết lập để sử dụng môi trường hiện tại được hiển thị trong Hình. 1 a. Nó hoạt động như sau. Khi các cánh quạt thẳng đứng 1 chịu ảnh hưởng của môi trường chảy, một lực thủy động xảy ra làm chuyển động các vành dằn. Thông qua liên kết động học 3, giá đỡ truyền mô-men xoắn đến trục máy phát, trong khi bản thân máy phát vẫn đứng yên. Nhà máy thủy điện này hoạt động trên các nguồn nước ở vùng đất thấp mà quy mô và năng lượng quyết định công suất của nó.

Cơm. 1. Sơ đồ vận hành nhà máy thủy điện phẳng: a) nhà máy thủy điện phẳng, b) b) nhà máy thủy điện.

Nhà máy thủy điện (Hình 1, b) khi di chuyển sử dụng năng lượng của chất lỏng nhờ bánh công tác 6. Bánh công tác 1 chứa một trục và các cánh quạt nằm trên đó. Việc lắp đặt được gắn trên khung 7 cố định trên phao 6. Các lưỡi dao, nghiêng vuông góc với hướng của dòng nước, thay đổi hướng của chúng theo dòng chảy với sự trợ giúp của bánh xe 4.

Một trong các cánh được làm bằng hỗn hợp của các bộ phận bên trong và bên ngoài lồng vào nhau, có đầu nối ngang nằm ở một góc so với trục và được làm yếu đi nhờ một miếng đàn hồi đặt giữa các bộ phận và đầu nối đàn hồi.Kết nối đàn hồi được thực hiện dưới dạng một gói các tấm đối diện với dòng chảy của môi trường, có chiều dài thay đổi, bám vào lưỡi dao và tiếp xúc với phần bên ngoài của nó. Thiết bị được định hướng theo dòng nước phẳng. Máy phát điện ứng dụng có thể thuộc loại đồng bộ và không đồng bộ.

Trong hình minh họa. 2, dòng chất lỏng từ van điều khiển 1 được luân phiên chuyển hướng vào buồng 2 và 3 và ngược lại.

Cơm. 2. Tua bin trong đường dẫn dòng chảy của siphon

Chuyển động quay của chất lỏng trong các buồng gây ra dao động không khí và sự tràn của chúng qua đường ống 4 và 6 với sự kích hoạt của tuabin 5 và máy phát điện được kết nối với nó. Để cải thiện hiệu quả của toàn bộ thiết bị, nó được lắp đặt trong đường dẫn dòng chảy của xi phông. Điều kiện tiên quyết để vận hành không có sự cố là chất lỏng chảy, sạch không có phân số lớn. Cần có giá đựng rác cho việc lắp đặt này.

Một tuabin nước nổi có công suất 16 kW (Hình 3) được thiết kế để chuyển đổi động năng của dòng chảy thành cơ học và sau đó thành năng lượng điện. Tua bin là một phần tử hình tròn thon dài làm bằng vật liệu nhẹ (nhẹ hơn nước) với các cánh xoắn ốc trên bề mặt. Phần tử được treo ở cả hai bên bằng các thanh truyền mô-men xoắn đến máy phát.

Quả sung. 3. Tua bin nước nổi

Nhà máy thủy lực (Hình 4) được thiết kế để tạo ra điện thông qua một máy phát điện nhỏ, được điều khiển quay bởi một vành đai truyền động vô tận 1 với các xô nước 2 nằm trên đó. Một vành đai 1 với các xô 2 được gắn trên khung 3 có khả năng được thực hiện trên sóng. Khung 3 được gắn vào giá đỡ 4, trên đó đặt bộ tạo 5.

Các gầu được đặt ở bên ngoài băng tải với các mặt mở quay về hướng nằm ngang của dòng nước.Số lượng thùng được xác định bởi điều kiện để đảm bảo vòng quay của máy phát điện. Có thể có một biến thể của việc sử dụng thiết bị loại "bậc thang" có gắn các lưỡi dao.

Cơm. 4. Lắp ráp đai và gầu

Thiết bị sử dụng động năng của dòng chảy bao gồm các hình trụ thẳng đứng nằm trong nước ở các bờ đối diện, trên đó đặt một con lăn (Hình 5).

Cơm. 5. Lắp đặt đập vi mô

Các lưỡi dao được gắn giữa trục trên và trục dưới của con lăn. Do góc tấn công giữa các cánh quạt và vectơ vận tốc, dòng nước chảy đẩy các xi lanh quay và thông qua con lăn, một máy phát điện tạo ra điện.

Thiết bị sử dụng năng lượng của dòng chảy bao gồm một bánh công tác 1 nằm thẳng đứng trong dòng nước, với các cánh có bản lề 2 ở vành trên 1 và vành dưới 3 (Hình 6). Cạnh trên 1 được kết nối với máy phát 4. Vị trí của các van 2 được điều chỉnh bởi chính dòng chảy: vuông góc với dòng chảy phía trước và song song với chuyển động ngược dòng.

Cơm. 6. Thiết bị biến đổi năng lượng của dòng nước

Nhà máy thủy điện vi mô tay áo 1 kW (MHES-1) bao gồm một tuabin ở dạng bánh xe sóc 1, cánh dẫn hướng 2, đường ống linh hoạt 3 có đường kính 150 mm, thiết bị hút nước 4, một máy phát 5, bộ điều khiển 6 và khung 7 (Hình 7).

Cơm. 7. Thủy điện siêu nhỏ ống lót 1 kW

Hoạt động của MicroHPP này được thực hiện như sau: thiết bị lấy nước 4 tập trung môi trường thủy lực và thông qua đường ống 3 cung cấp độ chênh lệch độ cao giữa mực nước phía trên và tuabin làm việc 1, sự tương tác của một áp suất nhất định của chất lỏng thủy lực với tuabin điều khiển cái sau quay.Mô-men xoắn của tuabin 1 được truyền đến máy phát điện.

Nhà máy thủy điện siphon (Hình 8) được sử dụng khi có sự sụt giảm chất lỏng thủy lực ở độ cao 1,75 m tính từ đập hoặc do điều kiện tự nhiên.

Cơm. 8. Đơn vị thủy lực siphon

Hoạt động của các thiết bị này như sau: dòng chất lỏng thủy lực đi qua tuabin 1 dâng lên qua đỉnh đập, hình. 9, mô-men xoắn được truyền qua trục 2 và bánh răng đai 3 đến máy phát điện 4. Môi trường chất lỏng đã qua sử dụng đi vào nước sau thông qua đường nước giãn nở.

Hệ thống lắp đặt vi thủy điện áp suất thấp (Hình 9) vận hành với cột áp danh nghĩa của cột chất lỏng ít nhất là H = 1,5 m. Khi giảm xuống, công suất đầu ra giảm. Chiều cao thả khuyến nghị là 1,4-1,6 m.

Cơm. 9. Nhà máy thủy điện hạ áp

Nguyên lý hoạt động dựa trên sự tương tác của chất lỏng thủy lực với thế năng, được chuyển thành dạng quay và sau đó thành dạng điện. Trong thiết bị hút 1, chất lỏng đi vào tuabin 2, chất lỏng được xoáy trước và tiếp tục thâm nhập vào ống nhánh do chất lỏng rơi xuống, tương tác với các cánh của tuabin 2, chuyển đổi động năng của chất lỏng thành động năng. mô-men xoắn trên trục 3, sau đó đến máy phát điện.

Trọng lượng của trạm hạ áp là 16 kg với công suất P = 200 W. Bộ biến đổi thủy điện bán trực tiếp chân vịt bao gồm đường ống áp lực 1, lưới dẫn hướng 2, tuabin cánh quạt 3, kênh thoát tròn 4, mô-men xoắn trục truyền động 5 và máy phát điện 6 (hình 10).

Cơm. 10. Bộ chuyển đổi dòng chảy bán trực tiếp

Công suất điện của thiết kế này nằm trong khoảng 1-10 kW với độ chênh lệch chiều cao Nm = 2,2-5,7 m Lượng nước tiêu thụ QH = 0,05-0,21 m 3m / s. Chênh lệch chiều cao Nm = 2,2-5,7 m Tốc độ quay của tuabin sẽ là wn = 1000 vòng / phút.

Bộ chuyển đổi thủy lực viên nang dựa trên động cơ điện 2PEDV-22-219 (Hình 11) hoạt động tương tự như nhà máy thủy điện trước đây với cột áp H = 2,5-6,3 m và tốc độ dòng nước Q = 0,005-0,14 m 3 / s Công suất điện 1-5 kW. Đường kính của tua bin nước từ 0,2 - 0,254 m, đường kính bánh thủy lực Dk = 0,35 - 0,4 m.

Cơm. 11. Nhà máy vi thủy điện dạng con nhộng

Bộ chuyển đổi thủy lực dòng chảy trực tiếp (Hình 12) bao gồm tuabin cánh quạt 1, lưới dẫn hướng 2, trục truyền mô-men xoắn 3, máy phát điện 4, ống xả 5. Nó hoạt động bằng đường ống áp suất.

Cơm. 12. Bộ chuyển đổi thủy lực dòng chảy trực tiếp

Bộ chuyển đổi thủy lực (Hình 13) được thiết kế để chuyển đổi năng lượng của môi trường chất lỏng chuyển động nhanh thành năng lượng điện.

Cơm. 13. Bộ chuyển đổi năng lượng thủy lực cho dòng nước chảy nhanh

Nó bao gồm một tuabin cánh quạt 1, nằm trong viên nang 2 và được lắp đặt trên các dòng nước gọi là «dòng chảy nhanh». Viên nang nằm trong cánh dẫn hướng 4, được gắn bên trong môi trường chất lỏng. Mô-men xoắn từ tuabin được truyền đến trục 5, sau đó đến máy phát điện 6.