Micro e piccole centrali idroelettriche. Attrezzature per micro e piccole centrali idroelettriche. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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"MNTO INSET" è specializzata nello sviluppo, nella produzione in serie e nella fornitura completa di centraline idrauliche per piccole centrali fino a 5000 kW e microcentrali con una potenza da 3 a 100 kW (Fig. 1.2).

Le centrali microidroelettriche e le centrali idroelettriche per piccole centrali idroelettriche prodotte da MNTO INSET hanno elevate caratteristiche energetiche e sono progettate per funzionare in un ampio range di pressioni e portate. Si tratta di fonti di elettricità autonome, rispettose dell'ambiente ea rapido recupero per la popolazione di aree remote e difficili da raggiungere, nonché per le piccole industrie.

Fig.1.2. Gruppi idroelettrici per piccole centrali idroelettriche

L'attrezzatura è prodotta in serie, caratterizzata da affidabilità, elevate prestazioni tecniche e operative e prezzi accessibili. Le principali soluzioni tecniche utilizzate nella creazione dell'apparecchiatura sono realizzate a livello di invenzioni e sono protette da brevetti.

Esiste un'esperienza di successo nel funzionamento di attrezzature che utilizzano dighe, canali, sistemi di approvvigionamento idrico e servizi igienico-sanitari esistenti per imprese industriali e strutture municipali, impianti di trattamento, sistemi di irrigazione e condutture per bere.

Turbine idroelettriche per piccole centrali idroelettriche

OJSC "Tyazhmash" progetta, produce e fornisce turbine idrauliche per piccole centrali idroelettriche. Allo stato attuale, OAO "Tyazhmash" ha sviluppato una serie di unità idrauliche radiali-assiali unificate per piccole centrali idroelettriche in versione verticale e orizzontale (Fig. 1.3) e turbine ad elica verticale. Le unità idroelettriche unificate possono essere utilizzate sia nella costruzione di nuove centrali idroelettriche, sia nell'ammodernamento di quelle esistenti o nel ripristino di quelle fuori servizio. Le caratteristiche delle unità idrauliche sviluppate sono:

• consegna complessa, di norma, comprendente una turbina idraulica, un generatore, un sistema di controllo automatico e un cancello pre-turbina;
• pulizia ambientale delle apparecchiature fornite, che esclude l'ingresso di olio nei corpi idrici;
• consegna in design monoblocco e grande blocco, che consente di ridurre drasticamente i costi di installazione e i tempi di messa in servizio;
• l'uso di soluzioni e materiali moderni nella progettazione delle turbine, che migliorano significativamente il funzionamento delle turbine negli HPP.

L'attrezzatura idraulica per piccole centrali idroelettriche, sviluppata e fornita da OJSC "Tyazhmash", è stata creata tenendo conto delle condizioni specifiche del suo funzionamento. L'intera unità idraulica funziona in modalità automatica, con supervisione minima e manutenzione periodica. Il design dell'attrezzatura elimina la possibilità di contaminazione dei corpi idrici con rifiuti oleosi dai sistemi dell'unità idraulica.

Al fine di semplificare e ridurre i costi di installazione dell'apparecchiatura, viene fornita in blocchi allargati e, per piccole dimensioni, in un'unica unità, il che consente di risparmiare notevolmente sul processo di installazione e riduce i tempi di messa in funzione dell'apparecchiatura. Le turbine idrauliche sono dotate di strumentazione e di un sistema di controllo automatico dell'unità, che consente di far funzionare l'apparecchiatura in modalità automatica senza la presenza di personale di manutenzione presso l'HPP.

Fig.1.3. Turbine idroelettriche

Turbina ad elica verticale (Polukaplan)

L'idroturbina ad elica verticale (half-kaplan) funge da azionamento per un generatore di corrente trifase.

Il flusso d'acqua alla girante dall'ingresso dell'acqua rettangolare passa attraverso le alette di guida. Le palette guida sono progettate per controllare il flusso dell'acqua attraverso la turbina quando cambia il carico sull'idrogeneratore. Le palette guida sono anche l'elemento di intercettazione della turbina.

La girante della turbina ha quattro pale; le pale vengono reinstallate in base alla pressione quando l'unità idraulica è ferma.

L'acqua viene rimossa dalla turbina da un tubo di aspirazione (cono posizionato verticalmente). Il tubo di aspirazione è progettato per un utilizzo più completo dell'energia del flusso d'acqua da parte della turbina.

La rotazione delle palette di guida è effettuata da un servomotore tramite un anello di controllo flottante. I servomotori delle palette di guida sono controllati dal sistema di controllo automatico dell'unità idraulica.

Un cuscinetto di guida lubrificato ad acqua fissa la posizione dell'albero della turbina e percepisce i carichi radiali derivanti dallo squilibrio meccanico, idraulico ed elettrico del rotore.

Turbina idraulica verticale radiale-assiale (Francis)

Una turbina idraulica radiale-assiale verticale (Francis) funge da azionamento per un generatore di corrente trifase.

Il flusso d'acqua attraverso la camera a spirale e la paletta di guida viene inviato al sistema di palette della girante e crea una coppia sul rotore della turbina e sul rotore del generatore ad esso rigidamente collegati.

L'acqua viene rimossa dalla girante attraverso un tubo di aspirazione conico ad asse rettilineo.

Il mantenimento di una velocità stabile dell'albero della turbina viene effettuato modificando la portata dell'acqua che passa attraverso la girante ruotando le palette di guida installate nel percorso del flusso della turbina davanti alla girante.

Le pale delle pale di guida sono controllate da un servomotore idromeccanico, che comprende due servomotori, un anello di controllo e parti del meccanismo di rotazione delle pale. I servomotori delle palette di guida sono controllati dal sistema di controllo automatico dell'unità idraulica.

Per escludere spostamenti radiali del rotore durante il funzionamento, la turbina è dotata di un cuscinetto di guida lubrificato ad acqua.

Per evitare la formazione di vuoto dietro le palette di guida quando vengono chiuse bruscamente, nel coperchio della turbina sono integrate delle valvole di interruzione del vuoto.

Turbina idraulica radiale-assiale orizzontale (Francis)

Una turbina idraulica radiale-assiale orizzontale (Francis) funge da azionamento per un generatore di corrente trifase.

Il flusso d'acqua attraverso la camera a spirale e la paletta di guida viene inviato alle pale della girante e crea una coppia sull'albero della turbina. L'albero della turbina è collegato all'albero del generatore. Il generatore converte l'energia meccanica di rotazione in energia elettrica.

Il mantenimento di una velocità stabile dell'albero della turbina viene effettuato modificando la portata dell'acqua che passa attraverso la girante ruotando le palette di guida. La rotazione delle palette di guida installate davanti alla girante viene effettuata dal sistema di controllo automatico dell'unità idraulica mediante un servomotore di azionamento idromeccanico. Servomotore

gira l'anello di regolazione collegato alle leve per girare le alette di guida con l'aiuto di orecchini. I sensori sono installati sull'asta del servomotore e sulle palette di guida per controllare la posizione delle palette di guida.

L'acqua viene rimossa dalla girante attraverso il cono del tubo di aspirazione.

L'albero della turbina ruota su cuscinetti a strisciamento dotati di un sistema di lubrificazione a liquido circolante. Per garantire una regolazione regolare della velocità impostata quando il carico cambia, un volano è installato sull'albero della turbina. Sulla fig. 1.4. è mostrato l'aspetto delle varie giranti e nelle figure 1.5 e 1.6 i diametri calcolati delle turbine.

Fig.1.4. Giranti di turbine a getto: a - radiale-assiale; b - elica, c - lama rotante; g - diagonale

Fig.1.5. Diametri stimati delle turbine: a - assiale e diagonale; b e c - radiale-assiale; g - secchio

Fig.1.6. Pala guida: a - pala guida radiale per turbine a getto verticale; b - pala guida conica di una turbina a capsula orizzontale; c - diagramma del funzionamento delle pale delle pale di guida ( ao - area di flusso tra le pale; Do - diametro della posizione degli assi delle pale)

Turbine a getto incrociato oa doppio getto

appuntamento

Le turbine a getto incrociato (Fig. 1.7) o doppie idroelettriche prodotte da Energo-Alliance LLC possono essere ampiamente utilizzate in qualsiasi area dell'economia nazionale, dalle fattorie di condotte di acqua potabile allo smaltimento di scarichi tecnologici di acqua da imprese industriali, centrali elettriche del distretto statale e fognature.

Fig.1.7. Vista esterna della turbina a getto incrociato

Gli impianti con turbine a getto incrociato possono essere utilizzati quando si utilizzano differenze di altitudine elevate nei livelli dell'acqua (derivazione della pressione) e la velocità dei corsi d'acqua costieri, l'energia delle onde del mare e la velocità delle correnti d'acqua nelle acque costiere dei mari e degli oceani, così come l'energia delle onde del surf.

Il funzionamento di queste centrali elettriche non richiede carburante costoso, lubrificanti, linee elettriche costose, persino le dighe non sono necessarie in tutti i casi. La produzione di elettricità è rispettosa dell'ambiente. La qualità dell'elettricità ne consente la vendita alla rete. È possibile smontare la turbina idraulica e installarla in una nuova posizione.

l'uso di

Le turbine possono essere utilizzate con salti da 1,5 a 200 metri. La potenza delle turbine idrauliche può essere variata sia cambiando il diametro della girante che cambiandone la lunghezza. L'elevata efficienza di queste turbine, a differenza di quelle classiche, rimane praticamente nell'intervallo dal 25 al 100% della potenza, che è molto importante quando le unità funzionano a carichi parziali.

Le turbine sono dotate di un dispositivo per la regolazione del flusso d'acqua attraverso la turbina durante il funzionamento, dotato di azionamento manuale o elettromeccanico. Le turbine sono inoltre dotate di un dispositivo antiaccelerazione a carico. Questo tipo di turbina è la più razionale per le micro e piccole centrali idroelettriche, soprattutto a bassi salti.

A parità di condizioni (prevalenza, potenza), i gruppi idraulici con turbine a getto incrociato sono più piccoli, nonché costi e spese per la realizzazione delle strutture idrauliche significativamente inferiori rispetto alle turbine classiche.

Completezza delle apparecchiature di installazione idraulica:

• turbina a getto incrociato orizzontale;
• generatore - macchina sincrona o motore elettrico asincrono;
• cambio o trasmissione a cinghia piatta;
• giunti;
• telaio di supporto (se necessario);
• sistema di controllo automatico che garantisce il funzionamento dell'unità, sia al sistema di alimentazione che a un consumatore isolato;
• cavi di collegamento (all'interno del locale in cui si trova l'apparecchiatura di installazione);
• serie standard di pezzi di ricambio; - documentazione operativa.

Il costo di 1 kW di capacità installata va da 200 a 1300 dollari USA, nella gamma di potenza dell'unità idroelettrica 500 - 5 kW.

Gruppo idraulico sommerso con turbina a getto incrociato (kit modello), il cui aspetto è mostrato in fig. 1.8 viene utilizzato per generare elettricità, utilizza l'energia ad alta velocità del flusso dei corsi d'acqua costieri, nonché l'energia ad alta velocità delle correnti costiere nelle acque dei mari e degli oceani. Portata: da 2 m/s; potenza: fino a 15 kW; Parametri della corrente elettrica: diretta -12, 24 V, variabile - 220, 380 V, 50 Hz. Sono stati effettuati test sui modelli. La produzione dovrebbe iniziare nel 2004.

Fig.1.8. Gruppo idraulico sommergibile

Un'unità idraulica a turbina del tipo a getto incrociato (Fig. 1.9) utilizza le pressioni statiche del fluido create da dighe o da un sistema di tubazioni per generare elettricità. Prevalenze: da 1,5 a 50 metri; Costi: fino a 7 mc. m/sec; Potenza: fino a 500 kW; Parametri della corrente elettrica: 220, 380 V, frequenza 50 Hz.

Fig.1.9. Gruppo idraulico con turbina a getto incrociato

Autore: Magomedov A.M.

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