소형 수력 발전소의 작동 원리. 계획, 설명

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미니 수력 발전소의 작동 원리. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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마이크로 수력 발전소의 작동 원리는 수력 구조가 전기를 생성하는 발전기를 구동하는 수력 터빈의 블레이드에 공급되는 물의 필요한 압력을 제공한다는 것입니다. 이 수압은 물의 자연적인 흐름(소형 수력 발전소의 전환형인 경우) 또는 댐(댐형인 경우)의 유도에 의해 형성됩니다.

마이크로 수력 발전소의 기술 매개 변수는 수력 공학 조건에 따라 다릅니다.

물의 흐름에서 - 1초 동안 터빈을 통과하는 리터(또는 입방 미터) 단위의 물의 양;
압력에서 - 터빈에서 물이 떨어지는 상단에서 하단까지의 거리 (그림 4). 헤드의 특성에 따라 고압, 중압 및 저압 마이크로 HPP로 나뉩니다.

미니 수력 발전소의 작동 원리
그림 4. 헤드 가치

또한 마이크로 수력 발전소의 장치는 위치의 레이아웃에 따라 다릅니다. 그림 5는 전환 유형의 압력 마이크로 수력 발전소를 보여줍니다. 작동 원리는 약간의 경사가있는 전환 채널을 따라 물이 배출되고 채널 길이로 인해 필요한 수압이 달성된다는 것입니다. 또한 물은 압력 파이프라인을 통해 아래에 있는 수력 장치로 공급되고 사용된 물은 다시 강으로 반환됩니다.

미니 수력 발전소의 작동 원리
그림 5. 전환 채널이 있는 압력 마이크로 HPP

아래 그림 6은 전환 채널이 없는 마이크로 HPP를 보여줍니다. 전환 채널이있는 수력 발전소와의 차이점은 자연 조건, 즉 강바닥의 큰 경사로 인해 필요한 압력이 달성된다는 사실에 있습니다. 물은 취수 시설에서 압력 수조를 통해 파이프라인으로 직접 공급됩니다.

미니 수력 발전소의 작동 원리
그림 6. 전환 채널이 없는 압력 마이크로 HPP

어떤 경우에는 강이나 하천의 경로에 댐을 건설하여 마이크로 HPP를 건설합니다(그림 7). 이를 통해 두 가지 문제를 해결할 수 있습니다.

물을 필요한 높이까지 올려서 필요한 압력을 얻는 것;
물의 흐름과 정권의 규제(위의 예에서 압력 대야를 통해 해결됨).

이 작은 저수지에 축적된 물은 동일한 원리에 따라 작동합니다. 물은 압력 파이프라인을 통해 수력 발전 장치에 공급됩니다.

미니 수력 발전소의 작동 원리
그림 7. 댐이 있는 초소형 수력 발전소

관개 수로에 소형 마이크로 수력 발전소를 건설하는 것도 가능합니다(그림 8). 전제 조건은 높은 유속(빠른 흐름)입니다. 장비 자체는 채널의 일부를 차지하고 터빈은 물에 완전히 잠기고 흐름의 일부를 통과하며 나머지 물은 마이크로 HPP의 바이 패스 채널을 통과합니다.

미니 수력 발전소의 작동 원리
그림 8. 관개 운하의 마이크로 HPP

낮은 수압(1,5미터부터 시작)이지만 충분한 물의 흐름이 있는 조건에서 그림과 같이 최대 1-3kW 용량의 수직 샤프트가 있는 저압 수력 발전소를 설치할 수 있습니다. 9. 수직 샤프트와 동기식 발전기가 있는 Kaplan 유형의 저압 수력 터빈을 사용하는 이 설계. 이러한 마이크로 HPP는 다음과 같은 유압 구조로 구성됩니다.

물 섭취;
게이트 조절기;
전환 채널;
쟁반;
흡입 파이프;
방수로.

미니 수력 발전소의 작동 원리
그림 9. 흡입관이 있는 저압 마이크로 수력 발전소

미니 수력 발전소의 작동 원리
그림 9-1 Chon-Kyzyl-Suu 강(Jety-Oguz 지구)에서 1000W 용량의 Micro HPP

수력 터빈(수직 또는 수평)의 배열에 대해 말하면 흐름 매개변수(압력 및 수류)와 터빈 유형에 따라 다르다는 것을 알아야 합니다. 요약하면 다음과 같이 말할 수 있습니다.

수력 터빈의 수평 배열은 전체적으로 마이크로 수력 발전소의 크기를 증가시킵니다 (터빈 샤프트의 길이와 회전 에너지 전달 시스템, 터빈 홀의 크기 증가 등으로 인해). ), 그러나 일반적으로 이것은 미소 수력 발전소의 건설을 단순화합니다 (그림 10).
수력 터빈의 수직 배열은 장치의 더 나은 축 균형과 마이크로 수력 발전소 자체의 크기를 크게 줄일 수 있지만 동시에 이 계획은 수력 터빈의 설치에 더 많은 요구가 있습니다(정확한 회전축의 균형) 및 장치의지지 기초 (작업 바닥의 엄격한 수평 위치 및 강도 특성, 유압 장치의 무게를 견딜 수 있음) 및 구조에 대한 상당한 축 방향 압력 (그림 .11).

미니 수력 발전소의 작동 원리
그림 10. 수력 발전소의 수평 배열을 가진 마이크로 수력 발전소의 계획

미니 수력 발전소의 작동 원리
그림 10-1. Orto-Koy-Suu 강의 Chon-Sary-Oi 마을 근처에 5kW 용량의 마이크로 HPP

미니 수력 발전소의 작동 원리
그림 11 Tyup 지구 Balbay 마을의 수직 배열을 가진 유압 장치의 계획

저자: Kartanbaev B.A., Zhumadilov K.A., Zazulsky A.A.

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