Компоненты гидроэлектростанции и их функции - Строительство и ремонт

Что такое гидроэлектростанция?

Гидроэлектростанция использует гидравлическую энергию воды для производства электроэнергии. Энергия, получаемая от этой станции, называется гидроэлектроэнергией. Почти 16% всей электроэнергии, потребляемой в мире, приходится на гидроэнергетику.

Существует несколько типов гидроэлектростанций, классифицируемых по различным характеристикам. Но для каждой гидроэлектростанции необходимы некоторые важные основные компоненты, которые описаны здесь.

Компоненты гидроэлектростанции

Основные компоненты гидроэлектростанции следующие.

Передний бьеф

Водозаборное сооружение

Пеншток

Напорная камера

Гидравлические турбины

Энергетическое здание

Черпаковая труба

Хвостовой канал

1. Передний бьеф

Форбассейн – это участок бассейна гидроэлектростанции, где вода временно хранится до поступления в водозаборную камеру. Решение о хранении воды в форбае принимается в зависимости от потребности в воде в данном районе. Это также используется, когда нагрузка на водозабор меньше.

Мы знаем, что водохранилища строятся на реках для хранения воды, и вода, хранящаяся на верхней стороне плотины, может быть проведена по пенштокам к электростанции. В этом случае само водохранилище выступает в качестве перемычки.

2. Водозаборное сооружение

Водозаборное сооружение – это сооружение, которое собирает воду с переднего бьефа и направляет ее в пенштоки. Существуют различные типы водозаборных сооружений, и выбор типа водозаборного сооружения зависит от различных местных условий.

Водозаборные сооружения содержат несколько важных компонентов, среди которых важную роль играют мусоросборники. Мусоросборники устанавливаются на входе в водозаборный колодец для задержания мусора в воде.

Если мусор вместе с водой попадет в водозаборный колодец, это приведет к серьезным повреждениям калиток, турбинных дорожек, сопел турбин и т.д. Мусорные колодцы изготавливаются из стали в форме стержня. Эти стержни расположены с промежутком от 10 до 30 см друг от друга, и эти стойки будут отделять мусор от текущей воды, допустимая скорость которой ограничена 0,6 м/с – 1,6 м/с.

В регионах с холодной погодой существует вероятность образования льда в воде, для предотвращения попадания льда в пеншток мусорные стойки обогреваются электричеством, и поэтому лед тает при соприкосновении с мусорными стойками.

Кроме мусоросборников, в водозаборном сооружении предусмотрены грабли и тележки, которые используются для очистки мусоросборников, а также затворы для закрытия пенштока.

3. Пеншток

Пенштоки – это большие трубы, уложенные с некоторым уклоном, по которым вода поступает от водозаборного сооружения или водохранилища к турбинам. Они работают под некоторым давлением, поэтому внезапное закрытие или открытие затворов пенштоков может вызвать эффект гидроудара в пенштоках.

Поэтому они сконструированы таким образом, чтобы противостоять эффекту гидроудара, кроме того, пеншток похож на обычную трубу. Для преодоления этого давления в пенштоках малой длины устанавливаются тяжелые стенки, а в пенштоках большой длины – резервуары.

Для изготовления пенштоков используется сталь или армированный бетон. Если длина мала, то для каждой турбины используется отдельный пеншток, если длина велика, то используется один большой пеншток, который в конце разделяется на ветви.

4. Напорная камера

Напорная камера или напорный резервуар – это цилиндрический резервуар, открытый сверху для контроля давления в пенштоке. Она подключается к пенштоку и как можно ближе к электростанции.

Всякий раз, когда электростанция отклоняет нагрузку на воду, поступающую из водовода, уровень воды в резервуаре поднимается и регулирует давление в водоводе.

Аналогичным образом, когда в электростанции возникает огромный спрос, напорный бак ускоряет поток воды в электростанцию, после чего уровень воды снижается. Когда напор в электростанции стабилен, уровень воды в баке перенапорации становится постоянным.

Существуют различные типы импульсных баков, и они выбираются в зависимости от требований станции, длины пенштока и т.д.

5. Гидравлические турбины

Гидравлическая турбина – устройство, которое может преобразовывать гидравлическую энергию в механическую энергию, которая затем преобразуется в электрическую энергию путем соединения вала турбины с генератором.

Механизм в этом случае таков: когда вода, поступающая из водопровода, под высоким давлением ударяется о круглые лопасти или бегунок, она вращает вал, расположенный в центре, и это заставляет генератор вырабатывать электрическую энергию.

Как правило, гидравлические турбины бывают двух типов, а именно

Импульсная турбина
Реакционная турбина

Импульсная турбина также называется скоростной турбиной. Турбина колеса Пельтона является примером импульсной турбины. Реактивная турбина также называется турбиной давления. Турбина Каплана и турбина Френсиса относятся к этой категории.

6. Энергетическое здание

Энергетическое здание – это здание, предназначенное для защиты гидравлического и электрического оборудования. Как правило, все оборудование опирается на фундамент или основание, заложенное под дом.

В случае реактивных турбин некоторые механизмы, такие как тяговые трубы, спиральный корпус и т.д., закрепляются в фундаменте при его закладке. Поэтому фундамент закладывается больших размеров.

Когда речь идет о надстройке, на первом этаже устанавливаются генераторы, под которыми располагаются вертикальные турбины. Кроме генераторов предусмотрены горизонтальные турбины. На втором этаже или на антресолях располагается диспетчерская.

7. Черновая труба

Если используются реактивные турбины, то тяговая труба является необходимым компонентом, который соединяет выход турбины с хвостохранилищем. Труба имеет постепенно увеличивающийся диаметр, чтобы вода сбрасывалась в хвостохранилище с безопасной скоростью. На конце вытяжной трубы предусмотрены выпускные затворы, которые могут быть закрыты во время ремонтных работ.

8. Хвостовая часть

Хвостовая часть – это поток воды от турбин к ручью. Хорошо, если электростанция расположена ближе к ручью. Но если она расположена далеко от ручья, то необходимо построить канал для отвода воды в ручей.

В противном случае поток воды может повредить электростанцию различными способами, такими как снижение эффективности турбины, кавитация, повреждение лопастей турбины и т.д.

Это происходит из-за заиливания или размыва, вызванного излишним потоком воды из здания электростанции. Следовательно, правильное проектирование хвостовой части должно быть более важным.

Читайте далее: