Основні питання будівництва мікрогідроелектростанцій. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

 Коментарі до статті

Проект будівництва мікро ГЕС залежить від безлічі параметрів - гідротехнічних, природних, від виду та складності устаткування, що використовується, від умов споживання електроенергії та інших факторів.

Як правило, якщо планується встановлення мікро ГЕС потужністю до 10 кВт та природні умови не вимагають будівництва складних гідроспоруд, то немає потреби у залученні фахівців для проектування. Завод, який виготовляє такі мікро ГЕС, нерідко включає в поставку, крім самого гідроагрегату, гнучкий (рукавний) напірний трубопровід, виконаний з різних матеріалів (рис. 39). У цьому випадку достатньо зробити невеликий водозабір, під'єднати до нього напірний трубопровід, або додатково побудувати невеликий дериваційний канал і напірний басейн.

Якщо ж передбачається будівництво мікро ГЕС більшої потужності, то в цьому випадку для проектування та будівництва мікро ГЕС доцільніше запросити фахівців (або спеціалізовану організацію-підрядника), які мають відповідну кваліфікацію та досвід. Для правильного вибору підрядника буде корисно ознайомитися з його кваліфікаційними документами (ліцензії Держархбуду на будівництво гідроелектростанцій або проведення будівельних робіт), з раніше виконаними роботами (спроектованими чи збудованими мікро ГЕС). Якщо існує така можливість, можна особисто переглянути ці об'єкти, поговорити з їхніми власниками чи користувачами, з'ясувати практичні питання чи труднощі під час будівництва та експлуатації.

Рис.39. Мікро ГЕС рукавного типу

При будівництві мікро ГЕС із встановленою потужністю, наприклад, більше ніж 10 кВт, крім питання вартості обладнання, необхідно реально оцінити свої технічні та трудові можливості та ресурси, матеріали, які будуть використані для будівництва водозабірної споруди, дериваційного каналу, напірного басейну, опорного фундаменту під обладнання. Ці споруди, крім вимоги до матеріалів, мають досить суворі вимоги до розмірів, способу виготовлення та будівництва.

Також дуже важливо продумати питання під'їзних шляхів до місця будівництва – для підвезення будівельних матеріалів, техніки та обладнання. Будівництво навіть простої технічної дороги або очищення місцевості від каменів та дерев, вирівнювання поверхні, може суттєво підвищити вартість та ускладнити будівництво мікро ГЕС.

водозабір

Призначення водозабору - відібрати воду з річки чи водоймища і доставити в напірний трубопровід. Основна вимога - водозабір повинен функціонувати за будь-яких рівнів потоку, від найнижчого (маловоддя) до рівня паводків, час від часу справлятися з великою кількістю гравію, каміння або іншого сміття, яке приносить течія - від листя і сміття до цілих дерев.

Правильний проект для водозабору є вирішальним фактором для належного функціонування всієї ГЕС та важливою умовою зниження витрат на її експлуатацію та ремонт.

Водозабір повинен відповідати наступним параметрам:

• бути міцним і надійним, щоб унеможливити пошкодження споруди паводками, селями або сміттям, що приноситься, і забезпечити довгострокове функціонування;
• бути оснащеним різними пристроями та механізмами для захисту мікро ГЕС від сміття та наносів із річки;
• бути захищеним від шуги та зледеніння для експлуатації в зимовий час;
• бути в стані швидко і контрольовано змінювати витрату води в дериваційному каналі.

Для забезпечення подачі необхідного об'єму води на гідроагрегат необхідний підпор води (підйом рівня води за рахунок повного або часткового перекриття річки (водотоку)). Підпор у випадку з гребельними мікро ГЕС створюється за рахунок греблі (запруди), коли русло перекривається греблею і досягається необхідний рівень та запас води.

У випадку ж з дериваційними мікро ГЕС, такий підпір створюється за рахунок спорудження перешкоди в руслі річки перед входом в дериваційний канал. Такий підпор може бути створений:

• регульованим – за рахунок встановлення затворів-регуляторів (шлюзів);
• нерегульованим - за рахунок використання підручних матеріалів (камені, бетонні конструкції та інше).

Нижче на малюнках показано два поширені приклади конструкції водозаборів, в яких можливе регулювання підпору води для забезпечення її забору в дериваційний канал. У першому випадку (рис. 40), необхідний підпір забезпечується та регулюється за допомогою шлюзів.

Рис.40. Конструкція водозабору із застосуванням затворів-регуляторів (шлюзів)

У другому випадку (рис. 41) необхідний підпір забезпечується дерев'яними брусами, що укладаються горизонтально по дорозі потоку води. Бруси утримуються швелерними конструкціями. Зміна підпору води (регулювання) забезпечується за рахунок додавання додаткових брусів, для підняття рівня води, або за рахунок їх видалення - для зменшення рівня води, що підпирається.

Рис.41. Конструкція водозабору із застосуванням дерев'яних брусів та швелера

В інших випадках можливе створення нерегульованого підпору води - за рахунок укладання каменів (барраж) або інших матеріалів (шматків залізобетону і т.д.) на дні річки відразу за входом в дериваційний канал. Нижче на малюнку 42 наведено як приклад, креслення водозабірної споруди на річці Талди-Суу (Тюпський район) для мікро ГЕС потужністю 60 кВт.

Рис.42. Крісло водозабірної споруди на річці Талди-Суу (Тюпський район) для мікро ГЕС, потужністю 60 кВт

Вхід у дериваційний канал повинен бути добре укріплений від розмиву водою та виконаний із залізобетону або бутобетону. Він повинен бути обладнаний затвором-регулятором (шлюзом) для забезпечення зміни об'єму води, що забирається в дериваційний канал, а також для повного перекриття води, що подається на гідроагрегат на період ремонту або обслуговування мікро ГЕС (рис. 43).

Рис.43 Водозабірний шлюз дериваційного каналу на річці Талди-Суу (Тюпський район) для мікро ГЕС, потужністю 60 кВт

Вхід у дериваційний канал повинен мати уступ (рис. 44), як пастки для каміння, гравію, піску та інших наносів. Однак уступ не може забезпечити 100% захист від наносів, це перший бар'єр на їх шляху. Конструкція гідроспоруд може передбачати інші пристрої для захисту від наносів, що встановлюються далі за водозабірну споруду. Уступ виконується у районі входу в деривационный канал, як поглиблення дно. Він повинен періодично перевірятися на предмет заповнення та потребує регулярного очищення.

Рис.44 Класичний варіант водозабірної споруди (вид споруди у поперечному розрізі)

Дериваційний канал

Дериваційний канал служить для доставки води від водозабірної споруди до напірного басейну. Він може бути виконаний у вигляді земляного або бетонованого каналу, або бути побудованим з бетонних лотків або їжаків – у вигляді пластмасового або металевого трубопроводу, як практикується у скандинавських країнах.

Дериваційний канал може бути будь-якої довжини - від нуля (якщо напірний трубопровід починається відразу від водозабору або греблі) до кількох кілометрів.

Більшість економічно виправданих дериваційних каналів – це відкриті земляні канали. Але в них існує низка проблем, пов'язаних із високими вимогами щодо обслуговування; втрат води; зсувам, що викликається водою, що просочується з необшитих стін каналу, необхідність мати стабільний і відносно плоский ухил. Для цього при будівництві земляного дериваційного каналу необхідно враховувати розрахунок його ухилу в межах значень 0,002.0,003, тобто зміна висоти на 2-3 м на кожні 1000 м довжини каналу. Збільшення ухилу може призвести до подальшого розмиву земляних стінок каналу, а зменшення - для його замерзання в зимовий період.

Дериваційні канали із залізобетону (у тому числі з лотків та секцій швидкострумів), а також металу чи пластмаси позбавлені недоліків, властивих земляним дериваційним каналам – вони більш міцні та довговічні, вимагають меншого обслуговування та ремонту. Такі канали можуть мати більший ухил, ніж земляні і таким чином менш схильні до замерзання. Для недопущення замерзання, дериваційні канали таких матеріалів можуть бути додатково утеплені (накриті плитами, ізоляційними матеріалами, заглиблені в землю.

Однак, при проектуванні необхідно мати на увазі, що великий ухил дериваційного каналу (і відповідно велика швидкість течії) має певні недоліки.

По-перше, складніша конструкція напірного басейну - вода повинна надходити в нього з дотриманням певного режиму, як правило - у спокійному стані, щоб не утворювати буруни всередині напірного басейну, а також не руйнувати його з часом. Великий ухил дериваційного каналу, а відповідно - висока швидкість потоку, в цілому може призвести до швидкого руйнування гідротехнічних споруд мікро ГЕС.

По-друге, великий ухил зменшує натиск (різницю висот між верхнім та нижнім б'єфами). Відповідно, це знизить потужність мікро ГЕС. Висота напору є важливим чинником потужності, а головне – вартості мікро ГЕС. Устаткування для низьких напорів значно дорожче, ніж високих напорів. Воно також відрізняється великими розмірами і тягне будівництво більших споруд для його встановлення (опорний фундамент, машинний зал та інше).

Нижче в таблиці зведено основні дані щодо матеріалів для будівництва дериваційного каналу, з їх сильними та слабкими сторонами.

Корисною конструкцією для забезпечення роботи мікро ГЕС є шугоскид. Шугоскидний пристрій перешкоджає попаданню в напірний басейн і турбінну камеру шуги, яка утворюється в холодну пору року. Його розміщують у водозабірному пристрої перед дериваційним каналом при досить короткому деривационном каналі і за умови, що шуга утворюється тільки в річці. При довгих дериваційних каналах є можливість утворення шуги в самому каналі. У цьому випадку шугоскидні пристрої розміщують перед напірним басейном.

Шугоскидний пристрій у вигляді поперечного лотка встановлюють перпендикулярно або під деяким кутом до напрямку течії води в дериваційному каналі (рис. 45).

Рис.45 Приклад шугоскиду на дериваційному каналі

Дно шугоскидного лотка розташовують нижче за горизонт води, щоб шуга не проходила під ним, а від задньої стінки скидалася в шугоскидний канал, який відводив би зібрану воду з шугою в річку. Шугоскидний пристрій забирається за відсутності шуги.

Напірний басейн

Напірний басейн мікро ГЕС - це споруда для сполучення дериваційного каналу з напірним трубопроводом, для створення необхідного напору та об'єму води, а також для очищення потоку від сміття, наносів та скидання надлишків води. Він також забезпечує дотримання режиму води, необхідного для правильної роботи гідроагрегату.

Класичний проект напірного басейну включає (рис. 46):

• сполучення з дериваційним каналом (вхід води в напірний басейн);
• переливну стінку - для скидання надлишків води та плаваючого сміття;
• затвори (шлюзи) для регулювання витрати води в напірному трубопроводі та скидання води та донних наносів;
• водоскид – для відведення води;
• сороутримуючі грати - для недопущення попадання сміття та плавника в напірний трубопровід.

Рис.46 Проект напірного басейну мікро ГЕС, потужністю 60 кВт на річці Талди-Суу (Тюпський район)

Напірний басейн має бути виконаний із залізобетону. Розмір напірного басейну зазвичай визначається виходячи з специфікації виробника до устаткування. Він повинен мати мінімальний запас обсягу, щоб справитися з турбінним потоком, що швидко змінюється, без надмірного зниження рівня води в напірному басейні. Як правило, необхідний запас об'єму напірного басейну відповідає 30 секунд розрахункового потоку турбіни.

Напірний трубопровід

Напірні трубопроводи подають воду з напірного басейну до турбінної камери. Вони можуть встановлюватися або на землі, або - під землею.

Наземна установка є кращим варіантом, якщо шлях пролягання трубопроводу знаходиться в скелястій місцевості, де земляні роботи з виконання траншеї будуть занадто дорогими. Металеві напірні трубопроводи також краще розміщувати над землею, щоб спростити проведення ремонтних робіт і робіт з профілактики корозії.

Підземний напірний трубопровід може мати ряд переваг з наступних причин:

• немає потреби у температурних швах;
• не потрібні проміжні опори на які укладають трубопровід;
• матеріали подушки (підсипання з піску), що оточують трубопровід, можуть поглинати навантаження від ударів.

Недоліками підземних трубопроводів є додаткові витрати, і те, що на крутих ділянках матеріали подушки можуть вимиватися, тому необхідно зробити огородження, щоб утримувати матеріал.

Нижче в таблиці подано основну інформацію щодо матеріалів для напірного трубопроводу.

Будівля станції

Будівля станції мікро ГЕС є місцем встановлення гідроагрегату та системи управління мікро ГЕС. Воно також забезпечує захист обладнання від дощу, снігу та низьких температур.

Існує багато способів для виконання надземної частини будівлі, яку необхідно виконувати залежно від місцевих норм та правил, наявності матеріалів та кліматичних умов. Для умов гірського клімату зазвичай підходять стіни, виготовлені з цегляної або кам'яної кладки, або із залізобетонних блоків.

Трансформатори повинні розміщуватися або поза будівлею станції, або в окремому приміщенні.

Найкращий варіант будівництва фундаменту під будівлю та опорного фундаменту для гідроагрегату - це залізобетон. За невеликих розмірів обладнання допускається будівництво фундаменту з бутобетону.

Найкращий варіант - використовувати креслення-деталювання опорного фундаменту для правильного його будівництва та дотримання необхідних специфікацій щодо кріплення обладнання. Це зазвичай надається виробником устаткування чи організацією-підрядником. Нижче на малюнку 47 показано будівлю мікро ГЕС потужністю 60 кВт на річці Талди-Суу (село Талди-Суу, Тюпський район).

Рис.47 Схема будівлі мікро ГЕС потужністю 60 кВт на річці Талди-Суу (Тюпський район)

Це креслення показує основні елементи будівлі ГЕС та опорного фундаменту гідроагрегату. На цій мікро ГЕС встановлена ​​радіально-осьова турбіна з вертикальним розташуванням валу турбіни.

Необхідно передбачити такі пункти під час проектування будь-якої будівлі станції:

• адекватну вентиляцію для видалення тепловтрат генератора;
• блок для підйому турбіни, генератора та затворів при періодичному ремонті та обслуговуванні;
• достатній робочий простір усередині будівлі для ремонту обладнання;
• вхідні двері достатнього розміру для внесення найбільших частин обладнання;
• траншею або жолоб для напірного трубопроводу з дренажем, щоб витоку води не затоплювали будівлю станції;
• заземлення в фундаменті будівлі, або заземлюючі стрижні, заглиблені в землю в кількох точках навколо будівлі.

Особлива увага повинна бути приділена будівництву тракту, що відводить, для правильного відведення води з турбіни в річку. Відвідний тракт повинен бути укріплений, щоб вода, що виходить, не розмивала, як сам тракт, так і місця впадання води в річку. Він може бути виконаний із залізобетону. Допускається виготовлення з бутобетону за умови відносної невисокої потужності мікро ГЕС.

Автори: Картанбаєв Б.А., Жумаділов К.А., Зазульський А.А.

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Будівництво найбільшого нейтринного телескопа 18.02.2020 У Японії затвердили проект найбільшого нейтринного телескопа. Детектор "Гіпер-Каміоканде" буде встановлений поряд із шахтою Каміока, в якій вже розташовується "Супер-Каміоканде". Новий телескоп розташують під землею на глибині 650 метрів. Цього достатньо для екранування більшості сторонніх частинок – космічних та земних. "Серцем" нового телескопа стане резервуар із мільярдом літрів чистої води - у вісім з половиною разів більше, ніж у "Супер-Каміоканде". Резервуар буде оточений кількома тисячами високочутливих фотореєстраторів, призначених для фіксації власне нейтринних подій. Реєструватимуться не самі нейтрино, які, так і залишаються невидимими, а високоенергетичні частинки, найчастіше - електрони, що "вибиваються" з речовини в тих рідкісних випадках, коли всепроникне нейтрино все-таки з ним взаємодіє. Частка після цього рухається зі швидкістю, що перевищує швидкість світла в даному середовищі (у воді), та інтенсивно витрачають енергію на черенківське випромінювання, спалахи якого і реєструються приладами. Вчені сподіваються, що величезні резервуари установки дозволять, окрім реєстрації нейтрино, "зловити" розпад протону.

Інші цікаві новини:

▪ Вірус-вимагач добрих справ

▪ Лікування герпесу інфрачервоним світлом

▪ Нюх допоможе діагностувати стан мозку

▪ Чим поливають городи

▪ Знайдено пояснення походження родовищ алмазів

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Історія техніки, технології, предметів навколо нас. Добірка статей

▪ стаття Перша леді країни. Крилатий вислів

▪ стаття Яким був початковий проект пам'ятника американським президентам на горі Рашмор? Детальна відповідь

▪ стаття Спеціаліст з експлуатації будівель. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Потужний підсилювач лампи. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Електрообладнання кранів. Вибір та прокладання проводів та кабелів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024