urzÄ dzenia elektrowni wodnej urzÄ dzenia elektrowni wodnej

OBIEKTY ELEKTROWNI WODNEJ

RÓWNANIE BERNOULLIEGORównanie Bernoulliego opisuje ruch płynu i ma trzy składowe:- składow prdkoci - (energia kinetyczna ruchu),- składow połoenia (wysokoci) - (energia potencjalna),- składow cinienia - (praca przetłaczania)Poniej s przedstawione trzy postacie tego równania:- równanie energii,- równanie wysokoci,- równanie cinienia.Woda jest płynem nieciliwym, wic jest uzasadnionezastosowanie równania Bernoulliego

RÓWNANIE BERNOULLIEGOPierwsza posta równania - równanie energiim ⋅ w2 + m⋅g⋅z+ p⋅V2=constgdzie: - m - masa płynu, kgw - prdko przepływu płynu, m/sz - wysoko połoenia rodka masy płynu, mp - cinienie całkowite, PaV - objto masy m płynu, m 3Inna posta równania energiiw 2 p+ g⋅z+2 ρ= constmρ =V- gsto masy, kg/m 3

RÓWNANIE BERNOULLIEGODruga posta równania - równanie wysokociw 2 p+ z + const2⋅gγ=gdzie: γ = g⋅ρ- ciar właciwyw 22⋅gzpγ- wysoko prdkoci, m- wysoko połoenia, m- wysoko cinienia, mTrzecia posta równania - równanie cinieniaρ⋅ w 2 + ρ⋅g⋅z+ p2=const

ENERGIA CIEKU I MOC ELEKTROWNI WODNEJ

ENERGIA CIEKU I MOC ELEKTROWNI WODNEJ

ENERGIA CIEKU I MOC ELEKTROWNI WODNEJ

URZDZENIA I UKŁADY TECHNOLOGICZNE ELEKTROWNI WODNYCH1) CIG WODNYCIG WODNY- Krata i kanał doprowadzajcy,- Komora turbinowa (spiralna, otwarta),- Rura ssawna i wylot wody,- Doprowadzenie wody do elektrowni:- sztolnia,- komora wyrównawcza,- rurocig cinieniowy,- klapa odcinajca (zamykajca), zasuwa

URZDZENIA I UKŁADY TECHNOLOGICZNE ELEKTROWNI WODNYCH2) BLOK ENERGETYCZNY- Układ poziomy, pionowy, ukony,- Turbina- Peltona,- Francisa,- migłowa (propelerowa), Kaplana,- Deriaza,- Banki-Michela- Generator- synchroniczny - wolnoobrotowy, szybkoobrotowy- asynchroniczny - szybkoobrotowy, małej mocy

URZDZENIA I UKŁADY TECHNOLOGICZNE ELEKTROWNI WODNYCH3) UKŁADY REGULACYJNEUKŁADY REGULACYJNE- Kierownica i wirnik turbiny (łopatki kierownicy i wirnika - ktustawienia - regulacja mocy)- Regulacja przepływu wody (klapy, zasuwy odcinajce- uruchamianie i zatrzymywanie bloku, zmiana stanu pracy,pneumatyczne oprónianie komór turbiny, ... )- Regulacja prdkoci obrotowej bloku (regulacjaczstotliwoci napicia i prdu) - podczas pracy elektrownina sie wydzielon

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJ

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJDoprowadzenie wody do turbinysztolnia + rurocig+ krata zabezpieczajca z progiem przeciwrumowiskowym+ klapa zamykajcaRurocig stalowy- rednica - do 7 - 8 m - zalena od wielkoci maksymalnego przepływuwody (moc elektrowni)- przepływ wody: prdko - do 10 m/s, natenie - do 200 m 3 /s- wymagana wysoka wytrzymało konstrukcyjna- due masy wody,- wytrzymanie uderzenia hydraulicznego po zamkniciu dopływuwody do turbiny po wyłczeniu generatoraIstniej elektrownie, w których nie ma rurocigu. S to elektrowniena terenach nizinnych

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJ

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJIstniej elektrownie, w których nie ma rurocigu. S to elektrowniena terenach nizinnych.Poniszy przykład - Elektrownia Dbe na rzece Narew

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJSztolnia- Sztolnia bezcinieniowa (otwarta)Przepływ wody odbywa si o swobodnym zwierciadle wody- Sztolnia cinieniowaSztolnia cinieniowa - przekroje poprzeczne sztolni s wypełnione wodna całej długoci.Najbardziej właciwy kształt przekroju poprzecznego sztolni jest przekrójkołowy- ze wzgldów wytrzymałociowych- oraz hydraulicznych.Wewntrzna obudowa sztolni:- betonowa,- elbetowa,- betonowa opancerzona

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJ- Komora wyrównawcza- Uderzenie hydrauliczne wody moe zniszczy sztolni cinieniowwraz z zapor wodn.- Zabezpieczeniem przed uderzeniem hydraulicznym w sztolni jestkomora wyrównawcza.Dla krótkich rurocigów i niewielkich prdkoci przepływu wodynie ma potrzeby budowania komory wyrównawczej.Komory wyrównawcze mog by instalowane zarówno w sztolniachdoprowadzajcych wod do elektrowni (tzw. komory górne) ) jak tew sztolniach odpływowych - niskocinieniowych (tzw. komory dolne- gdy ich długo jest nie mniejsza ni 150 m)

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJWarunek stosowania komorywyrównawczejt = vL s/(gH)v - prdko przepływuwody w sztolni, m/s,H - spad wody, m,L s- długo sztolni, m,g - przypieszenie ziemskie,m/s 3t < 4 sek - mona komory niestosowa

Uderzenie hydrauliczneURZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJ

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJ.Krata zabezpieczajca z progiem przeciwrumowiskowym- Zadaniem kraty jest nie dopuci, aby do turbiny dostały si niesione nz wod czci stałe (np.: rumowisko, drewno, itp.)- Próg przeciwrumowiskowy zatrzymuje niesione z wod rumowisko skalne- Krata i próg wymagaj systematycznego oczyszczania

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJKlapa zamykajcaTurbina z komor limakowaKierownicaRura ssawna

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJKlapa zamykajca dopływ wody do turbiny- Zamykanie dopływu wody jest w planowych wyłczeniach blokuenergetycznego oraz w wyłczeniach awaryjnych.- W wyłczeniach planowych jest powolne zamykanie klapy, takie,aby nie nastpiło uderzenie hydrauliczne w rurocigu doprowadajcymwod ze zbiornika górnego.- Wyłczenia awaryjneKonieczne jest szybkie zamknicie dopływu wody do turbiny.Po odłczeniu generatora od sieci turbozespół (blok turbiny z generatorem)bez wyłczenia dopływu wody ulegnie rozbiegniciu (!), wskutek czegonastpi zniszczenie urzdze (działanie(sił odrodkowych w turbiniei w generatorze, wejcie w stref rezonansu mechanicznego, , ... )

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJWyprowadzenie wody z turbiny do dolnego zbiornikaRura ssawnaRura ssawna jest nieodłcznym elementem konstrukcyjnymturbin reakcyjnych.Zapewnia uzyskanie wysokiej sprawnoci turbiny.Nie wolno dopuci do tego, , aby w rurze ssawnej nastpiło przerwaniecigłoci strugi wody (!!!). Grozi to zniszczeniem rury ssawnej i turbiny.S róne rozwizania konstrukcyjne rur ssawnych.

GENERATORY (PRDNICE)URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJW duych elektrowniach - w wikszoci przypadków - w elektrowniachz turbinami reakcyjnymi s generatory synchroniczne wolnoobrotoweGeneratory wolnoobrotowe- dua liczba par biegunów (do kilkudziesiciu par),- due gabaryty (rednice),- zamontowane na wspólnym wale z turbin wodn.W małych elektrowniach i w mikroelektrowniach - najczciej generatoryasynchroniczne - szybkoobrotoweGeneratory szybkoobrotowe- do 4 par biegunów,- małe gabaryty,- najczciej połczone z turbin przez przekładni obrotów (zbat,pasow, klinow).

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJWidok generatora wolnoobrotowego (prdnicy) w przekrojuGenerator wolnoobrotowyz du liczb par biegunówObroty synchroniczne75 obr/min - 40 par biegunów100 obr/min - 30 par biegunów150 obr/min - 20 par biegunów. . .300 obr/min - 10 par biegunów. . .1000 obr/min - 3 pary biegunówDla 1 pary biegunów (turbogeneratory w EC):3 000 obr/min - czstotliwo 50 Hz. . .________________________

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJ - TURBINYTYPY TURBIN WODNYCHTURBINY AKCYJNETurbiny Peltona, , Banki-MichelaZamieniaj energi kinetyczn napływajcej strugi wodnejna energi mechaniczn ruchu obrotowego.Budowane na wysokich spadach wodyTURBINY REAKCYJNETurbiny Francisa, Kaplana (promieniowopromieniowo-osiowe, osiowe, osiowe),Zamieniaj energi potencjaln napływajcej strugi wodnejna energi mechaniczn ruchu obrotowego.Budowane na rednich i niskich spadach wody), Deriaza

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJ - TURBINYTurbina FrancisaKIEROWNICEZMIENNY KTUSTAWIENIAŁOPATEKKIEROWNICYOsigana wysokasprawnoŁOPATY WIRNIKATURBINA FRANCISAReakcyjnaPrzepływ wody- promieniowo-osiowyosiowyStosowanado spadów od niskichdo rednichH {20m - 350 (500) m}Przepływ wodypromieniowo-osiowyosiowyWirnikniskospado-wej turbinyduej mocy

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJ - TURBINYTurbina PeltonaTURBINA PELTONAAkcyjnaNapływ wody na czaszełopatek. Zamiana energiikinetycznej wody na energikinetyczn ruchuobrotowegoStosowana do spadówod rednichdo najwyszychH {300 m - 2000 m}Wirnikturbiny duejmocy

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJ - TURBINYTurbina PeltonaModel bloku energetycznego

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJ - TURBINYTurbina Banki MichellaWidok aksonometrycznyZasada działania

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJ - TURBINYTurbina Banki Michella- Turbina małej mocy - w małych elektrowniachwodnych i w mikroelektrowniach- Sterowanie prac za pomoc kierownicy- Szeroki strumie wody przepływajcy dwukrotnieprzez palisad wirnika- Płaska charakterystyka sprawnoci- Stosowane do spadów od 2 do 50m- Polska odmiana - turbina Stellera - do wykonaniametod „gospodarcz”

URZDZENIA ELEKTROWNI WODNEJ - TURBINYDANE KONSTRUKCYJNE I EKSPLOATACYJNETURBIN WODNYCHDobór typu turbiny jest zaleny od wysokoci spadu wodyoraz od natenia przepływu wody