Top 6 Hauptkomponenten des Wasserkraftwerks

Lesen Sie diesen Artikel, um mehr über die folgenden sechs Komponenten des Wasserkraftwerks zu erfahren, dh (1) Vorbau- und Ansaugstrukturen, (2) Vorlauf- oder Ansaugleitungen, (3) Ausgleichsbehälter, (4) Turbinen und Generatoren, (5) Power House und (6) Trail Race und Draft Tube.

1. Vorbau- und Aufnahmestrukturen:

Wie der Name schon sagt, ist das Vorland ein vergrößertes Gewässer vor dem Einlass. Der Vorratsbehälter wirkt als Vorfeld, wenn die Druckrohrleitung direkt Wasser daraus zieht. Wenn der Kanal Wasser zu den Turbinen führt, wird der Kanalabschnitt vor den Turbinen vergrößert, um ein Vorlager zu schaffen. Das Vorlager speichert vorübergehend Wasser, um es den Turbinen zuzuführen. Das Wasser darf nicht durchlaufen, da es in den Behälter oder den Kanal gelangt. Am Einlass sind Tore mit einer Hebevorrichtung versehen, um den Eintritt von Wasser zu kontrollieren. Vor den Toren sind Mülleimer vorgesehen, um das Eindringen von Schmutz, Bäumen usw. in die Druckrohrleitung zu verhindern. Rechen werden ebenfalls bereitgestellt, um die Abfallgestelle in regelmäßigen Abständen zu reinigen.

2. Head Race oder Intake Conduits:

Sie transportieren Wasser aus dem Reservoir zu den Turbinen. Die Wahl eines offenen Kanals oder einer Druckleitung (Penstock) hängt von den Standortbedingungen ab. Die Druckleitung kann die Form eines aufgeweiteten Einlasskanals im Körper des Damms haben oder kann eine lange Leitung aus Stahl oder Beton sein oder manchmal ein Tunnel, der sich wenige Kilometer zwischen dem Reservoir und dem Krafthaus erstreckt.

Die Druckleitung folgt nicht den Bodenkonturen und es wird ein Gradient entsprechend den Standortbedingungen angegeben. Die Wassergeschwindigkeit im Stromkanal ist ebenfalls höher als im offenen Kanal. Bis zu etwa 60 Metern Höhe kann die Geschwindigkeit zwischen 2, 5 und 30 m / s liegen.

Bei höheren Köpfen kann die Geschwindigkeit noch höher sein. Manchmal ist es günstig oder wirtschaftlich, einen offenen Kanal ganz oder teilweise als Hauptleitung zu verwenden. Der Kanal für den Kopfkanal kann Wasser zu den Turbinen oder zu den Halbstöcken führen und wird normalerweise in Installationen mit niedrigem Kopf eingesetzt, bei denen Kopfverluste relativ wichtig sind. Der Vorteil eines offenen Kanals besteht darin, dass er für Bewässerungs- oder Navigationszwecke verwendet werden kann.

3. Surge Tank:

Ein Ausgleichsbehälter ist ein Vorratsbehälter, der an einer Öffnung angebracht ist, die an einer langen Rohrleitung oder einem Rohrschacht angebracht ist, um den abgelassenen Fluss aufzunehmen, wenn die Rohrleitung plötzlich durch ein an ihrem steilen Ende angebrachtes Ventil geschlossen wird, siehe Abb. 20.5. Ein Ausgleichsbehälter entlastet daher die Rohrleitung von übermäßigem Druck, der aufgrund seines Schließens erzeugt wird, wodurch der positive Wasserschlageffekt beseitigt wird.

Dies geschieht, indem in den Ausgleichsbehälter eine große Wassermasse eingelassen wird, die ansonsten aus der Rohrleitung geflossen wäre, aber aufgrund des Schließens des Rohrendes zum Tank zurückkehrt. Es dient auch dazu, plötzlich einen zusätzlichen Fluss zu liefern, wann immer dies von den hydraulischen Antriebsmaschinen benötigt wird. Der Ausgleichsbehälter wird meistens in einer Wasserkraftanlage oder in einer großen Pumpanlage eingesetzt, um die Druckänderungen zu kontrollieren, die sich aus schnellen Änderungen des Durchflusses ergeben.

Im Falle eines Wasserkraftwerks wird es bei einer plötzlichen Verringerung der Belastung der Turbine erforderlich, dass der Regler die Turbinenschieber zum Einstellen des Wasserflusses schließt, um die Drehzahl der Turbine konstant zu halten. Das Wasser ist jedoch bereits auf dem Weg zur Turbine.

Wenn die Turbinenschieber geschlossen sind, muss das sich bewegende Wasser zurückkehren. Ein Ausgleichsbehälter würde dann als Aufnahmebehälter für das abgelagerte Wasser dienen und somit Wasserschlag vermeiden. Wenn die Turbine jedoch unmittelbar nach mehr Leistung fragt, öffnet der Regler die Tore im Verhältnis zur erhöhten Last, also wieder, so dass mehr Wasser zugeführt werden muss.

Bei einer langen Leitung dauert es eine beträchtliche Zeit, bis die gesamte Wassermasse beschleunigt werden kann. Der Ausgleichsbehälter, der sich im Allgemeinen in der Nähe der Turbine befindet, erfüllt den plötzlich erhöhten Wasserbedarf, bis die Geschwindigkeit im oberen Teil der Leitung einen neuen Wert annimmt.

In ähnlicher Weise kann bei einer großen Pumpanlage mit einem langen Förderrohr auch ein Druckausgleichsbehälter eingesetzt werden, um die Druckabweichungen auf der Druckseite zu steuern, die sich aus einem plötzlichen Stillstand oder Anfahren einer Pumpe ergeben. Wenn die Pumpe gestartet wird, tritt der größte Teil des anfänglichen Flusses von der Pumpe in den Ausgleichsbehälter ein, wodurch der Wasserschlageffekt in der Förderleitung verringert wird. Wenn die Pumpe jedoch plötzlich abgeschaltet wird, bietet der Ausgleichsbehälter zusätzlichen Platz, um Wasser aufzunehmen, das zurückkommen würde, wodurch der Druck des Wasserschlags verringert wird.

Funktionen des Ausgleichsbehälters:

Der Ausgleichsbehälter dient somit folgenden Zwecken:

ich. Kontrolle der Druckschwankungen infolge schneller Änderungen des Rohrleitungsflusses, wodurch der Wasserschlageffekt eliminiert wird.

ii. Regulierung des Durchflusses in Kraftwerken und Pumpanlagen durch Bereitstellung des erforderlichen Beschleunigungs- oder Verzögerungskopfes.

Lage des Ausgleichsbehälters:

Theoretisch sollte sich ein Ausgleichsbehälter so nahe wie möglich an einer Kraft- oder Pumpanlage befinden. Der ideale Ort für Kraftwerke ist der Turbineneintritt, bei mittleren und hohen Kopfanlagen ist dies jedoch nur selten möglich, da er sehr hoch sein muss. Um seine Höhe zu verringern, befindet es sich in der Regel an einer Kreuzung von Drucktunnel und Druckrohr (siehe Abb. 20.5) oder an der Bergseite.

4. Turbinen und Generatoren:

Turbine wandelt hydraulische Energie in mechanische Energie um. Die von einer Turbine erzeugte mechanische Energie wird beim Betrieb eines elektrischen Generators verwendet. Sie ist direkt mit der Welle der Turbine gekoppelt. Der Generator entwickelt elektrische Energie. Eine Turbine besteht aus einem Rad, das als Läufer bezeichnet wird. Der Läufer ist mit speziell entwickelten Klingen oder Eimern ausgestattet. Das Wasser mit großer hydraulischer Energie trifft auf die Klingen und der Läufer dreht sich.

Wasserturbinen können in zwei Arten eingeteilt werden:

ich. Impuls- oder Geschwindigkeitsturbinen und

ii. Reaktions- oder Druckturbinen.

Impulsturbine:

In der Impulsturbine wird die gesamte zur Verfügung stehende potentielle Energie oder Geschwindigkeit in kinetische Energie oder Geschwindigkeit umgewandelt, indem das Wasser durch eine zusammenziehende Düse oder durch Leitschaufeln geleitet wird, bevor es auf die Becher trifft. Das Rad dreht sich frei in der Luft, und Wasser berührt jeweils nur einen Teil des Rades. Der Wasserdruck ist die ganze Zeit atmosphärisch.

Um ein Verspritzen zu verhindern und das von den Eimern abgelassene Wasser zum Endring zu führen, ist ein Gehäuse vorgesehen. Eine Impulsturbine ist im Wesentlichen ein Rad mit niedriger Geschwindigkeit und wird für relativ hohe Köpfe verwendet. Pelton-Rad, Turgo-Impulsrad und Girard-Turbine sind einige Arten von Impulsturbinen. Im Pelton-Rad trifft das Wasser tangential auf den Läufer.

Reaktionsturbine:

In einer Reaktionsturbine wird am Eingang des Läufers nur ein Teil der verfügbaren potentiellen Energie in einen Geschwindigkeitsbereich umgewandelt. Der Ausgleichsabschnitt bleibt als Druckkopf. Der Druck am Einlass der Turbine ist viel höher als der Druck am Auslass.

Sie variiert während des Wasserdurchlaufs durch die Turbine. Meist wird die Kraft durch den Druckunterschied entwickelt, der auf Vorder- und Rückseite der Laufschaufeln wirkt. Nur ein geringer Teil der Kraft kommt von der dynamischen Wirkung der Geschwindigkeit. Da das Wasser unter Druck steht, findet der gesamte Fluss vom Kopflauf bis zum Hecklauf in einem geschlossenen System statt.

Francis- und Kaplan-Turbinen sind zwei wichtige Arten von Reaktionsturbinen. In der Francis-Turbine gibt es einen radial nach innen gerichteten Wasserstrom. In der modernen Francis-Turbine tritt die Strömung radial nach innen ein, fließt jedoch in der Mitte parallel zur Welle. Es wird gemischter Fluss genannt.

In Girard-, Propeller- und Kaplanturbinen ist die Strömung axial oder parallel zur Achse der Turbinenwelle. Die Auswahl eines geeigneten Turbinentyps hängt in erster Linie von der verfügbaren Förderhöhe und der erforderlichen Abfallmenge ab.

Die Turbinen können hinsichtlich des Kraftwerkstyps wie folgt klassifiziert werden:

Low-Head-Turbine (weniger als 30 m);

Mittlere Kopfturbine (30 bis 160 m);

Hochdruckturbine (bis zu und über 1000 m);

Low-Head-Turbinen sind Propellerturbine und Kaplanturbine. Diese Turbinen verbrauchen viel Wasser. Mittlere Turbinen sind moderne Francis-Turbinen. Impulsturbinen sind Hochturbinen. Diese Turbinen benötigen relativ wenig Wasser.

5. Power House:

Der Zweck des Krafthauses besteht darin, die hydraulische und elektrische Ausrüstung zu unterstützen und unterzubringen.

Das Krafthaus ist wie folgt leicht in zwei Teile unterteilt:

ich. Die Unterkonstruktion zur Unterstützung der Ausrüstung und zur Bereitstellung der erforderlichen Wasserwege.

ii. Der Überbau oder das Gebäude dient zur Unterbringung und zum Schutz der Ausrüstung.

Unterbau:

Die Unterkonstruktion kann einen integralen Bestandteil der Damm- und Einlassstruktur bilden. In anderen Fällen kann die Unterkonstruktion vom Damm entfernt sein, wobei der Dammeinlass und das Krafthaus völlig getrennte Strukturen sind. Die Unterkonstruktion besteht ausschließlich aus Beton und wird erforderlichenfalls mit Stahl verstärkt.

Überbau:

Der Generatorraum, der Hauptteil des Krafthauses, enthält die Haupteinheiten und deren Zubehör. Normalerweise gibt es einen Kraft- oder Handkran, der die Breite des Krafthauses überspannt. Die Schalttafel und der Bedienungsstand befinden sich normalerweise in der Mitte der Station, entweder auf der Bodenebene oder zur besseren Sicht auf der zweiten Etage oder auf einer Ebene über der Hauptetage.

Normalerweise wird für die Switches, Busverbindungen und abgehenden Leitungen ein zusätzlicher Einschub oder ein Abschnitt des Krafthauses vor den Haupteinheiten benötigt. Wenn sich Transformatoren innerhalb der Station befinden, befinden sich diese ebenfalls in der Hilfsbucht, normalerweise auf Bodenhöhe, und sie sind durch Stahltüren oder Rollläden vom Hauptboden getrennt.

Ein Laufkran ist ein wichtiger Teil der Ausstattung des Krafthauses. Um die Erhebung der Kranschiene über dem Boden zu fixieren, ist es wichtig, dass ausreichend Kopffreiheit vorhanden ist, um die verschiedenen Maschinenteile anzuheben und mitzuführen.

6. Heckrennen und Zugrohr

Der Kanal, in den die Turbine im Falle eines Impulsrades und durch das Strömungsrohr im Falle einer Reaktionsturbine mündet, wird als Endring bezeichnet. Das Saugrohr oder das Saugrohr ist nichts anderes als ein luftdichtes Rohr, das an allen Reaktionsturbinen an der Auslassseite angebracht ist. Sie erstreckt sich vom Auslassende des Turbinenläufers bis etwa 0, 5 Meter unter der Oberfläche des Tail-Wasserspiegels. Das gerade Rohr wird im Allgemeinen mit 4 bis 6 Grad Aufflackern versehen, um die Wassergeschwindigkeit allmählich zu verringern.

Die Saugwirkung des Wassers in diesem Rohr hat auf den Läufer die gleiche Wirkung wie ein äquivalenter Druck, so dass die Turbine die gleiche Leistung entwickelt, als wäre sie an der Oberfläche des Rückwassers angeordnet. Der Endring des Impulsrades ist im Allgemeinen ein ungefähr rechteckiger Durchgang, der von einem Punkt unter dem Rad zu einem Punkt außerhalb des Krafthausfundaments führt, wo er in den Ausgangskanal oder den Fluss eintritt. Wegen des geringen Ausstoßes des Impulsrades sowie einer höheren zulässigen Geschwindigkeit ist der Durchgang des Nachlaufrings viel kleiner als der der Reaktionsturbine.

Bei der Reaktionsturbine hängt die Breite des Endlaufkanals unter dem Triebwerk vom Abstand der Einheiten und der Dicke der Pfeiler und der Wände zwischen den Schächten der Einheit ab. Die Tiefe des Nachlaufkanals hängt von der Geschwindigkeit ab, die im Allgemeinen etwa 1 Meter pro Sekunde beträgt. Wenn sich das Krafthaus in der Nähe des Flusses befindet, kann der Schwanzlauf der Fluss selbst sein. In einem anderen Fall kann ein Endringkanal mit einer gewissen Länge vorgesehen sein, um die Turbinengrube mit dem Fluss zu verbinden.