Работа водного потока. Схемы концентрации напора: плотинная, деривационная

Потенциальная мощность реки рассчитывается по формуле:

где ускорение свободного падения; плотность воды ; расход ; располагаемый напор, .

I)

II)

плотинная схема концентрации напора.

деривационная схема концентрации напора.

плотина;

водохранилище;

деривация;

здание ГЭС;

турбинный водовод.

уровень верхнего бьефа.

уровень нижнего бьефа.

напор участка водохранилища.

располагающий напор ГЭС.

потеря напора вследствие кривизны подпора.

Деривационная система исполняется на горных реках. Напорные деривации представляет собой закрытый канал (трубопровод). В районе здания ГЭС компенсирующий резервуар. После деривации вода по трубным водоводам подается к турбогенератору.

 

 

Гидравлические турбины, их классификация, конструкции

Гидравлические турбины преобразовывают энергию воды в механическую энергию рабочего колеса турбины.

;

Если в турбине кинетическая энергия, то турбина активная, если кинетическая и потенциальная, то реактивная.

К реактивной турбине при прохождении водой через рабочее колесо меняется давление в потоке.

Гидравлические турбины бывают:

• низконапорные (напор <25м);

• средне напорные (от 25 до 80 м);

• высоконапорные (>80м).

В зависимости от диаметра рабочие колеса турбины бывают:

• малые;

• средние;

• крупные.

 

Ковшовая активная турбина:

 

Радиально-осевая турбина:

ступица

рабочие лопатки колеса

нижний отвод

лопатки направляющего аппарата.

 

 

Пропеллерная турбина:

втулка

рабочие лопасти

обтекатели

отсасывающая труба

лопатки направляющего аппарата

Поворотно-лопастная турбина:

                                      Двухперовая турбина:

  Диагональная турбина:

 

Основные сооружения ГЭС: плотины, здания и др. Особенности Красноярской и СШГЭС

Основные сооружения:

-плотина

-здание ГЭС

-шлюз для транспорта

-рыбоходы

-водозаборные иррегационные сооружения

-сооружения не энергетического назначения

ГЭС бывают:

- русловые (здание ГЭС совмещено с телом плотины);

- приплотинные (здание ГЭС находится ниже плотины).

Плотины бывают:

- грунтовые (насыпные, намывные, каменно- набросные);

- железобетонные (гравитационные, арочные, контрфорсные).

КГЭС:

• мощность 6000 МВт;

• 12 гидроагрегатов;

• расположена на 36 км выше Красноярска;

• среднемноголетний сток Енисея в створе 88 км³;

• ширина русла в створе 75 м;

• площадь водохранилища 2000 км²;

• полная емкость водохранилища 73,3 км³;

• полезная емкость 30,4 км³;

• площадь затопленных сельскохозяйственных угодий 120 тыс. Га;

• высота 124 м, имеет треугольный профиль;

• коэффициент устойчивости на сдвиг плоскости подошвы 1,4.

СШ ГЭС:

• мощность 6400 МВт;

• 10 гидроагрегатов;

• комплексное включение СШГЭС и ниже по течению контррегулирующую Маинскую ГЭС;

• среднегодовая выработка энергии 22,8 мил кВт;

• среднемноголетний сток в отборе 46,7 км³;

• площадь водохранилища 621 км²;

• полная емкость 31,3 км³;

• полезная емкость 15,3 км³;

• площадь затопленных сельскохозяйственных угодий 18,3 тыс. Га;

• высота 245 м;

• длинна по гребню 1066 м;

• ширина по основанию 105,7 м;

• Коэффициент запаса на устойчивость 1,62.

 

 

Малая гидроэнергетика

К малым относят гидроэлектростанции, суммарная установленная мощность, менее 30 МВт. Мощность одного агрегата не более 10 МВт.

В 50-60-е годы было около 10000 малых ГЭС с суммарной установленной мощностью 330000 МВт. В 2000 г. ГЭС осталось 3000, потенциал малых рек используется на 1-2%.

Технический потенциал малых рек выражен в:

Поволжский регион -10,4;

Уральский регион – 17,2;

Западная Сибирь – 20,6;

Восточная Сибирь – 128,4;

Дальний Восток – 146.

 

Характеристика малой ГЭС пущенной в 2001 в республике Тува, поселок Кызыл – Хал, река Моден – Бурен:

ширина русла реки 10-30 м, скорость течения 1,5-5 м/с, расход воды 0,6-1,1 м³/с. ГЭС имеет деривационную схему концентрации напора, высота плотины 2 м, плотина деревянная из лиственницы наполненная валунами. Деривация безнапорная в форме деревянного лодка, располагается напор перед турбинами от 3 до 10 м, три агрегата мощностью по 55 кВт каждый, суммарная установка мощностью 150 кВт, турбины пропеллерные, диаметр рабочего колеса 0,46 м, напряжение 10кВ. В Туве планируется соорудить 17 малых ГЭС.