Top 6 belangrijkste componenten van waterkrachtcentrale

Lees dit artikel om meer te weten te komen over de volgende zes componenten van waterkrachtcentrales, dwz (1) Forebay- en innameconstructies, (2) hoofdrace- of intake conduits, (3) surge tank, (4) turbines en generatoren, (5) Power House en (6) Trail Race en Draft Tube.

1. Forebay en inname structuren:

Zoals de naam al doet vermoeden, is voor de inname een vergroot waterlichaam. Het reservoir fungeert als een voorpoot wanneer de penstock er direct water uit haalt. Wanneer het kanaal water naar de turbines leidt, wordt het gedeelte van het kanaal vóór de turbines vergroot om een ​​voorpot te creëren. Het voorhuis bewaart tijdelijk water om het aan de turbines te leveren. Het water mag niet passeren als het in het reservoir of kanaal komt. Bij inlaatpoorten zijn voorzien van een takel om de invoer van water te regelen. Voor de poorten worden vuilnisrekken geplaatst om te voorkomen dat vuil, bomen, enz. In de afsluiting terechtkomen. Harken worden ook geleverd om de vuilnisrekken met tussenpozen te reinigen.

2. Head Race of Intake Conduits:

Ze voeren water naar de turbines vanuit het reservoir. De keuze van een open kanaal of een drukleiding (Penstock) hangt af van de locatievoorwaarden. Het drukkanaal kan de vorm hebben van een wijd uitlopende inlaatpassage in het lichaam van de dam of het kan een lange leiding zijn van staal of beton of soms een tunnel die zich enkele kilometers uitstrekt tussen het reservoir en het energiehuis.

De drukleiding volgt de grondcontouren niet en eventuele gradiënten worden gegeven om te voldoen aan de plaatselijke omstandigheden. De snelheid van water in de stroomleiding is ook hoger dan in het open kanaal. Tot een snelheid van ongeveer 60 meter kan de snelheid variëren van 2, 5 tot 3 0 m / sec.

Voor hogere hoofden kan de snelheid nog hoger zijn. Soms is het handig of economisch om een ​​open kanaal gedeeltelijk of volledig als hoofdleiding aan te nemen. Het hoofdraskanaal kan water naar de turbines of naar de penpunten leiden en wordt meestal gebruikt in installaties met een laag hoofd waarbij hoofdverliezen relatief belangrijk zijn. Het voordeel van een open kanaal is dat het kan worden gebruikt voor irrigatie- of navigatiedoeleinden.

3. Surge Tank:

Een buffertank is een opslagreservoir dat is aangebracht aan een opening op een lange pijpleiding of op een afsluiter om de afgekeurde stroom te ontvangen wanneer de pijplijn plotseling wordt gesloten door een klep die op zijn steile uiteinde is aangebracht, zie figuur 20.5. Een buffertank ontlast dus de pijplijn van overmatige druk die wordt veroorzaakt door de sluiting, waardoor het positieve waterslageffect wordt geëlimineerd.

Dit wordt gedaan door in de buffertank een grote massa water toe te laten die anders uit de pijplijn zou zijn gevlogen, maar terugkeert naar de tank als gevolg van het sluiten van het pijpeinde. Het dient ook voor het leveren van plotseling een extra stroom wanneer vereist door de hydraulische prime movers op elk moment. De buffertank wordt meestal gebruikt in een waterkrachtcentrale of in een grote pompinstallatie om de drukvariaties als gevolg van snelle veranderingen in de stroom te regelen.

In het geval van een waterkrachtcentrale, wanneer er een plotselinge vermindering van de belasting van de turbine optreedt, wordt het noodzakelijk dat de regelaar de turbinepoorten afsluit voor het aanpassen van de waterstroom om de snelheid van de turbine constant te houden. Het water is echter al op weg naar de turbine.

Wanneer de turbinepoorten gesloten zijn, moet het bewegende water teruggaan. Een buffertank zou dan fungeren als een opvangbak om het afgewezen water op te slaan en zo waterslag te voorkomen. Aan de andere kant wanneer er een onmiddellijke vraag is naar de turbine voor meer vermogen, opent de regelaar de poorten opnieuw in verhouding tot de verhoogde belasting, aldus, waardoor het noodzakelijk is om meer water te leveren.

Voor een lange buis duurt het geruime tijd voordat de hele watermassa kan worden versneld. De buffertank die zich in het algemeen nabij de turbine bevindt, zal voldoen aan de plotseling toegenomen vraag naar water totdat de snelheid in het bovenste gedeelte van de lijn een nieuwe waarde krijgt.

Evenzo kan voor een grote pompinstallatie met een lange afleverpijp ook een buffertank worden gebruikt om de drukvariaties aan de afleverzijde te regelen, die het gevolg zijn van plotseling uitschakelen of opstarten van een pomp. Wanneer de pomp wordt gestart, komt het grootste deel van de initiële stroom van de pomp in de buffertank waardoor het waterhamereffect in de persleiding wordt verminderd. Wanneer de pomp plotseling wordt uitgeschakeld, biedt de buffertank extra ruimte om water op te nemen dat terug zou komen, waardoor de druk van de waterslag wordt verlicht.

Functies van Surge Tank:

De buffertank dient dus de volgende doelen:

ik. Regeling van drukvariaties als gevolg van snelle veranderingen in de leidinglijnstroom, waardoor het waterslageffect wordt geëlimineerd.

ii. Regeling van stroming in kracht- en pompinstallaties door het verschaffen van de noodzakelijke versnellende of vertragende kop.

Locatie van Surge Tank:

In theorie moet een buffertank zo dicht mogelijk bij een kracht- of pompinstallatie worden geplaatst. De ideale plek in het geval van een elektriciteitscentrale is de turbine-inlaat, maar het is zelden mogelijk in het geval van middelgrote en hoge kopinstallaties, omdat deze zeer hoog moet worden gemaakt. Om de hoogte te verkleinen, bevindt deze zich over het algemeen op een kruispunt van een druktunnel en een afsluiter (zie Fig. 20.5) of aan de bergzijde.

4. Turbines en generatoren:

Turbine zet hydraulische energie om in mechanische energie. De mechanische energie die door een turbine wordt ontwikkeld, wordt gebruikt bij het laten draaien van een elektrische generator. Het is direct gekoppeld aan de as van de turbine. De generator ontwikkelt elektriciteit. Een turbine bestaat uit een wiel dat runner wordt genoemd. De loper is voorzien van speciaal ontworpen bladen of emmers. Het water met grote hydraulische energie slaat op de messen en de loper draait.

Waterturbines kunnen worden ingedeeld in twee typen, namelijk:

ik. Impulse of snelheidsturbines, en

ii. Reactie of druk turbines.

Impulse Turbine:

In de impulsturbine wordt alle beschikbare potentiële energie of hoofd omgezet in kinetische energie of snelheidskop door het water door een samentrekkende spuitmond of door leischoepen te leiden voordat het de emmers raakt. Het wiel draait vrij in de lucht en water is in contact met slechts een deel van het wiel per keer. De druk van water is altijd atmosferisch.

Om spatten te voorkomen en om het water dat uit de emmers wordt afgevoerd naar de staartloop te geleiden, is een behuizing aangebracht. Een impulsturbine is in wezen een lagetoerentalwiel en wordt gebruikt voor relatief hoge koppen. Pelton-wiel, Turgo-impulswiel en Girard-turbine, zijn enkele typen impulsturbines. In het Pelton-wiel raakt water de runner tangentieel.

Reactieturbine:

In een reactieturbine wordt slechts een deel van de beschikbare potentiële energie omgezet in snelheidskop, bij de ingang van de hardloper. Het balansgedeelte blijft als een drukkop. De druk aan de inlaat van de turbine is veel hoger dan de druk aan de uitlaat.

Het varieert door de doorgang van water door de turbine. Meestal wordt het vermogen ontwikkeld door het verschil in druk op de voor- en achterkant van de loopbladen. Slechts een klein deel van de kracht komt van de dynamische actie van snelheid. Omdat het water onder druk staat, vindt de volledige stroom van kop tot staartrace plaats in een gesloten systeem.

Francis en Kaplan-turbines zijn twee belangrijke soorten reactieturbines. In Francis-turbine is er een inwaartse radiale stroming van water. In de moderne Francis-turbine komt de stroming radiaal naar binnen maar vertrekt in parallelle richting naar de as in het midden. Het wordt gemengde stroom genoemd.

In Girard, propeller en Kaplan-turbines is de stroming axiaal of evenwijdig aan de as van de turbine-as. De keuze van een geschikt type turbine hangt in de eerste plaats af van de beschikbare kop en de hoeveelheid afval die nodig is.

De turbines kunnen als volgt worden geclassificeerd op basis van het type elektriciteitscentrale:

Lage kopturbine (minder dan 30 m);

Medium head turbine (30 tot 160 m);

Hoge kopturbine (tot en boven 1000 m);

Laag hoofd turbines zijn propellerturbine en Kaplan-turbine. Deze turbines gebruiken grote hoeveelheden water. Medium head turbines zijn moderne Francis-turbines. Impulsturbines zijn hoge hoofdturbines. Deze turbines vereisen relatief minder water.

5. Power House:

Het doel van de krachtcentrale is om de hydraulische en elektrische apparatuur te ondersteunen en te huisvesten.

Het krachthuis kan als volgt in twee delen worden verdeeld:

ik. De onderbouw om de apparatuur te ondersteunen en om de nodige waterwegen te voorzien.

ii. De bovenbouw of het gebouw om de apparatuur te huisvesten en te beschermen.

Onderbouw:

De onderbouw kan een integraal onderdeel vormen van de dam en de opnamestructuur. In andere gevallen bevindt de onderbouw zich op enige afstand van de dam, waarbij de daminlaat en de krachtcentrale volledig afzonderlijke structuren zijn. De onderbouw is uitsluitend gebouwd van beton en wordt waar nodig afgedekt met staal.

Bovenbouw:

De genererende ruimte, het hoofdgedeelte van het energiehuis, bevat de hoofdeenheden en hun accessoires, en meestal is er een krachtige of met de hand bediende bovenloopkraan die over de breedte van het krachtcentrum loopt. Het schakelbord en de bedieningsstand bevinden zich meestal in het midden van het station, op vloerniveau of, voor beter zicht, op de tweede verdieping of op een niveau boven de hoofdverdieping.

Meestal is een extra bay of sectie van de krachtcentrale nodig stroomopwaarts van de hoofdunits voor de switches, busverbindingen en uitgaande lijnen. Als er transformatoren in het station zijn geplaatst, bevinden deze zich ook in de hulpruimte, meestal op de begane grond en worden de hoofdverdieping afgesloten door stalen deuren of luiken.

Een loopkraan is een belangrijk onderdeel van de uitrusting van de elektrische huishouding. Bij het bevestigen van de hoogte van de kraanrail boven de vloer, is het essentieel dat er voldoende hoofdruimte is voor het optillen en meenemen van een van de verschillende machineonderdelen.

6. Tail Race en Draft Tube

Het kanaal waar de turbine in het geval van een impulswiel en door de trekbuis in het geval van een reactieturbine uitkomt, wordt een staartrace genoemd. De aanzuigbuis of tochtbuis is niets anders dan een luchtdichte buis die op alle reactieturbines aan de uitlaatzijde is gemonteerd. Het strekt zich uit vanaf het afvoereinde van de turbinerunner tot ongeveer 0, 5 meter onder het oppervlak van het staartwaterniveau. De rechte trekbuis krijgt over het algemeen een lichtflits van 4 tot 6 graden om de snelheid van water geleidelijk te verminderen.

De zuigende werking van het water in deze buis heeft hetzelfde effect op de runner als een equivalente kop, zodat de turbine hetzelfde vermogen ontwikkelt als wanneer het werd geplaatst aan het oppervlak van het staartwater. De staartloop van het impulswiel is gewoonlijk een ongeveer rechthoekige doorgang, die loopt van een punt onder het wiel naar een punt buiten de funderingen van het krachthuis waar het het afvoerkanaal of de rivier binnengaat. Vanwege de kleine ontlading van het impulswiel, evenals de hogere toelaatbare snelheid, is de staartlooppassage veel kleiner dan die van de reactieturbine.

In het geval van de reactieturbine hangt de breedte van het staartloopkanaal onder het krachthuis af van de afstand tussen de eenheden en de dikte van pieren en wanden tussen de eenheidsbaaien. De diepte van het staartloopkanaal hangt af van de snelheid die in het algemeen genomen ongeveer 1 meter per seconde is. Waar het krachtcentrum dicht bij de rivier ligt, kan de staartrace de rivier zelf zijn. In het andere geval kan een staartloopkanaal van enige lengte worden verschaft om de turbinekuil met de rivier te verbinden.