I 6 principali componenti della centrale idroelettrica

Leggi questo articolo per conoscere i seguenti sei componenti della centrale idroelettrica, ad esempio, (1) Forebay e Intake Structures, (2) Head Race o Intake Conduit, (3) Surge Tank, (4) Turbine e generatori, (5) Power House e (6) Trail Race e Draft Tube.

1. Strutture forebay e di aspirazione:

Come suggerisce il nome, la diga è un corpo d'acqua allargato di fronte all'assunzione. Il serbatoio funge da deposito quando la saracinesca prende l'acqua direttamente da esso. Quando il canale porta l'acqua alle turbine, la sezione del canale di fronte alle turbine viene ingrandita per creare una copertura. Il forebay immagazzina temporaneamente acqua per fornire lo stesso alle turbine. L'acqua non può passare attraverso il serbatoio o il canale. Alle porte di aspirazione sono forniti di paranco per controllare l'entrata dell'acqua. Davanti ai cancelli sono previsti dei cestelli per la spazzatura per impedire che detriti, alberi, ecc., Entrino nella saracinesca. I rastrelli inoltre sono forniti per pulire le cremagliere della spazzatura ad intervalli.

2. Condutture di testa o di aspirazione:

Portano acqua alle turbine dal serbatoio. La scelta del canale aperto o di un condotto di pressione (condotta forzata) dipende dalle condizioni del sito. Il condotto di pressione può essere nella forma di un passaggio di aspirazione svasato nel corpo della diga o può essere un lungo condotto di acciaio o cemento o talvolta un tunnel che si estende per alcuni chilometri tra il serbatoio e la centrale elettrica.

Il condotto di pressione non segue i contorni del terreno e viene fornito qualsiasi gradiente per adattarsi alle condizioni del sito. Anche la velocità dell'acqua nella conduttura di alimentazione è superiore a quella del canale aperto. Fino a circa 60 metri di profondità la velocità può variare tra 2, 5 e 3 0 m / sec.

Per le teste più alte la velocità potrebbe essere ancora più alta. A volte è conveniente o economico adottare il canale aperto parzialmente o interamente come canale principale. Il canale della testata può portare l'acqua alle turbine o alle condotte forzate ed è solitamente adottato in installazioni a bassa prevalenza dove le perdite di carico sono relativamente importanti. Il vantaggio di un canale aperto è che potrebbe essere utilizzato per scopi di irrigazione o navigazione.

3. Serbatoio Surge:

Un serbatoio di compensazione è un serbatoio di accumulo montato in corrispondenza di una apertura praticata su un lungo condotto o conduttura forzata per ricevere il flusso respinto quando la linea del tubo viene improvvisamente chiusa da una valvola montata all'estremità ripida, vedere Fig. 20.5. Un serbatoio di compensazione, quindi, allevia la linea del tubo di eccessiva pressione prodotta a causa della sua chiusura, eliminando così l'effetto positivo del colpo d'ariete.

Si fa ammettendo nel serbatoio di compensazione una grande massa d'acqua che altrimenti sarebbe volata fuori dalla linea del tubo, ma ritorna al serbatoio a causa della chiusura della fine del tubo. Serve anche allo scopo di fornire improvvisamente un flusso aggiuntivo quando richiesto dai motori idraulici principali in qualsiasi istante. Il serbatoio di compensazione è principalmente impiegato in una centrale idroelettrica o in un grande impianto di pompaggio per controllare le variazioni di pressione derivanti da rapidi cambiamenti nel flusso.

Nel caso della centrale idroelettrica, quando si verifica un'improvvisa riduzione del carico sulla turbina, diventa necessario che il regolatore chiuda le porte della turbina per regolare il flusso d'acqua al fine di mantenere costante la velocità della turbina. Tuttavia, l'acqua è già in viaggio verso la turbina.

Quando le porte della turbina sono chiuse, l'acqua in movimento deve tornare indietro. Un serbatoio di compensazione agisce quindi come un ricettacolo per immagazzinare l'acqua respinta e quindi evita il colpo d'ariete D'altra parte quando c'è una richiesta immediata sulla turbina per più potenza il governatore riapre le porte in proporzione al carico aumentato, quindi, rendendo necessario fornire più acqua.

Per un lungo tubo ci vuole un tempo considerevole prima che l'intera massa d'acqua possa essere accelerata. Il serbatoio di compensazione che si trova generalmente vicino alla turbina soddisferà l'improvvisa richiesta di acqua fino a quando la velocità nella parte superiore della linea acquisirà un nuovo valore.

Analogamente per un grande impianto di pompaggio con un tubo di erogazione lungo, è anche possibile impiegare un serbatoio di compensazione per controllare le variazioni di pressione sul lato di mandata, che risultano dovute a spegnimenti improvvisi o all'avviamento di una pompa. Quando la pompa viene avviata, la maggior parte del flusso iniziale dalla pompa entra nel serbatoio di compensazione riducendo così l'effetto del colpo d'ariete del tubo di mandata. D'altra parte, quando la pompa viene arrestata improvvisamente, il serbatoio di compensazione fornisce uno spazio aggiuntivo per accogliere l'acqua che verrebbe restituita, alleviando così la pressione del martello d'acqua.

Funzioni di Surge Tank:

Il serbatoio di compensazione serve quindi ai seguenti scopi:

io. Controllo delle variazioni di pressione derivanti da rapidi cambiamenti nel flusso della tubazione, eliminando così l'effetto del colpo d'ariete.

ii. Regolazione del flusso negli impianti di pompaggio e potenza fornendo la necessaria testa di accelerazione o rallentamento.

Posizione di Surge Tank:

In teoria, un serbatoio di emergenza deve essere posizionato il più vicino possibile a un impianto di alimentazione o di pompaggio. Il posto ideale nel caso di una centrale elettrica si trova all'ingresso della turbina, ma raramente è possibile in caso di installazioni di media e alta prevalenza, poiché dovrà essere reso molto elevato. Al fine di ridurne l'altezza, si trova generalmente in corrispondenza di un raccordo tra la galleria di pressione e una condotta forzata (vedere Fig. 20.5) o sul lato della montagna.

4. Turbine e generatori:

La turbina converte l'energia idraulica in energia meccanica. L'energia meccanica sviluppata da una turbina viene utilizzata nella gestione di un generatore elettrico. È direttamente accoppiato all'albero della turbina. Il generatore sviluppa energia elettrica. Una turbina consiste in una ruota chiamata runner. Il corridore è dotato di lame o secchi appositamente progettati. L'acqua che possiede una grande energia idraulica colpisce le lame e il corridore ruota.

Le turbine idrauliche possono essere classificate in due tipi:

io. Turbine ad impulsi o velocità, e

ii. Turbine a reazione o a pressione.

Turbina ad Impulso:

Nella turbina ad impulsi, tutta l'energia potenziale disponibile o la testa viene convertita in energia cinetica o testa di velocità facendo passare l'acqua attraverso un ugello di contrazione o mediante palette di guida prima che colpisca i secchi. La ruota gira liberamente in aria e l'acqua è in contatto con solo una parte della ruota alla volta. La pressione dell'acqua per tutto il tempo è atmosferica.

Al fine di evitare spruzzi e per guidare l'acqua scaricata dai secchi alla corsa di coda, viene fornito un involucro. Una turbina ad impulso è essenzialmente una ruota a bassa velocità e viene utilizzata per teste relativamente alte. La ruota Pelton, la ruota a impulsi Turgo e la turbina Girard sono alcuni tipi di turbine a impulsi. Nell'acqua della ruota Pelton colpisce tangenzialmente il corridore.

Turbina di reazione:

In una turbina di reazione, solo una parte dell'energia potenziale disponibile viene convertita in testa di velocità, all'ingresso del corridore. La parte di equilibrio rimane come una testa di pressione. La pressione all'ingresso della turbina è molto più alta della pressione in uscita.

Varia attraverso il passaggio dell'acqua attraverso la turbina. Principalmente la potenza è sviluppata dalla differenza di pressione che agisce sulla parte anteriore e posteriore delle pale del corridore. Solo una piccola parte del potere proviene dall'azione dinamica della velocità. Poiché l'acqua è sotto pressione, l'intero flusso dalla corsa della testa alla corsa della coda avviene in un sistema chiuso.

Le turbine Francis e Kaplan sono due tipi importanti di turbine di reazione. Nella turbina Francis c'è il flusso radiale di acqua verso l'interno. Nella moderna turbina Francis il flusso entra radialmente verso l'interno ma lascia in direzione parallela all'albero al centro. Si chiama flusso misto.

Nelle turbine Girard, elica e Kaplan il flusso è assiale o parallelo all'asse dell'albero della turbina. La selezione di un tipo adatto di turbina dipende principalmente dalla prevalenza disponibile e dalla quantità di rifiuti richiesti.

Le turbine possono essere classificate come segue con riferimento al tipo di centrale elettrica:

Turbina a bassa prevalenza (inferiore a 30 m);

Turbina a media prevalenza (da 30 a 160 m);

Turbina ad alta prevalenza (fino a oltre 1000 m);

Le turbine a bassa prevalenza sono la turbina ad elica e la turbina Kaplan. Queste turbine usano una grande quantità d'acqua. Le turbine a media prevalenza sono moderne turbine Francis. Le turbine ad impulso sono turbine ad alta prevalenza. Queste turbine richiedono una quantità di acqua relativamente inferiore.

5. Power House:

Lo scopo della centrale elettrica è di supportare e alloggiare le apparecchiature idrauliche ed elettriche.

La centrale elettrica è facilmente divisa in due parti come segue:

io. La sottostruttura per supportare l'attrezzatura e fornire le vie d'acqua necessarie.

ii. La sovrastruttura o edificio per alloggiare e proteggere l'attrezzatura.

sottostruttura:

La sottostruttura può formare parte integrante della diga e della struttura di aspirazione. In altri casi la sottostruttura può essere lontana dalla diga, l'ingresso della diga e la centrale elettrica sono strutture completamente separate. La sottostruttura è costruita esclusivamente in cemento e viene applicata con l'acciaio dove necessario.

Sovrastruttura:

La stanza di generazione, la parte principale della centrale elettrica, contiene le unità principali e i loro accessori, e di solito c'è una gru a ponte elettrica o manuale che si estende per tutta la larghezza della centrale elettrica. Il quadro comandi e il cavalletto operativo si trovano solitamente vicino al centro della stazione, a livello del pavimento o, per una migliore visibilità, al secondo piano oa un livello al di sopra del piano principale.

Di solito è necessario un vano ausiliario o una sezione della centrale elettrica a monte delle unità principali per gli interruttori, i collegamenti bus e le linee in uscita. Se i trasformatori si trovano all'interno della stazione, questi si troveranno anche nell'alloggiamento ausiliario, comunemente a livello del pavimento e spengono il piano principale da porte o persiane in acciaio.

Una gru viaggiante è una parte importante dell'equipaggiamento della centrale elettrica. Nel fissare l'altezza del binario della gru sopra il pavimento, è essenziale disporre di spazio sufficiente per il sollevamento e il trasporto lungo una delle varie parti della macchina.

6. Gara di coda e tubo di sformo

Il canale in cui la turbina si scarica in caso di ruota ad impulsi e attraverso il tubo di tiraggio in caso di turbina di reazione è chiamato una corsa di coda. Il tubo di aspirazione o il tubo di pescaggio non è altro che un tubo ermetico installato su tutte le turbine di reazione sul lato di uscita. Si estende dall'estremità di scarico del corridore della turbina a circa 0, 5 metri sotto la superficie del livello dell'acqua di coda. Il tubo di pescaggio lineare viene generalmente fornito con una svasatura da 4 a 6 gradi per ridurre gradualmente la velocità dell'acqua.

L'azione di aspirazione dell'acqua in questo tubo ha lo stesso effetto sul corridore come una testa equivalente, in modo che la turbina sviluppi la stessa potenza che avrebbe se fosse posizionata sulla superficie dell'acqua di coda. La coda della ruota impulsiva è comunemente un passaggio approssimativamente rettangolare, che va da un punto sotto la ruota a un punto al di fuori delle fondamenta della centrale elettrica dove entra nel canale di uscita o nel fiume. A causa della piccola scarica della ruota impulsiva, così come della maggiore velocità ammissibile, il passaggio della corsa della coda è molto più piccolo di quello della turbina di reazione.

Nel caso della turbina di reazione, la larghezza del canale di regata di coda sotto la centrale elettrica dipende dalla spaziatura e dallo spessore dell'unità di pilastri e pareti tra gli alloggiamenti dell'unità. La profondità del canale di regata di coda dipende dalla velocità che generalmente viene presa a circa 1 metro al secondo. Dove la centrale elettrica è vicino al fiume, la corsa di coda potrebbe essere il fiume stesso. In altri casi, un canale di coda di coda di una certa lunghezza può essere fornito per unirsi alla fossa della turbina con il fiume.