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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 마이크로 수력 발전소 건설의 주요 문제. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
마이크로 수력 발전소 건설 프로젝트는 전기 소비 조건 및 기타 요인에 따라 사용되는 장비의 유형 및 복잡성에 따라 수력 기술, 자연 등 많은 매개 변수에 따라 달라집니다. 원칙적으로 최대 10kW 용량의 초소형 수력 발전소를 설치할 계획이고 자연 조건에서 복잡한 수력 구조물의 건설이 필요하지 않은 경우 설계 전문가를 유치 할 필요가 없습니다. 이러한 마이크로 수력 발전소를 제조하는 공장은 수력 발전 장치 자체 외에도 다양한 재료로 만들어진 유연한(호스) 압력 파이프라인을 납품에 포함하는 경우가 많습니다(그림 39). 이 경우 작은 취수구를 만들거나 압력 파이프 라인을 연결하거나 추가로 작은 전환 운하와 압력 유역을 만드는 것으로 충분합니다. 더 큰 용량의 마이크로 HPP를 구축할 계획이라면 마이크로 HPP의 설계 및 시공에 대한 적절한 자격과 경험을 갖춘 전문가(또는 전문 계약자 조직)를 초빙하는 것이 더 편리합니다. 올바른 계약자를 선택하려면 자격 문서(수력 발전소 건설 또는 건설 작업에 대한 Gosarchstroy 라이센스)와 이전에 완료된 작업(소형 수력 발전소 설계 또는 건설)을 숙지하는 것이 유용할 것입니다. 그러한 기회가 있다면 이러한 개체를 직접 볼 수 있고 소유자 또는 사용자와 대화하고 실제 문제 또는 건설 및 운영의 어려움을 찾을 수 있습니다.
예를 들어 10kW 이상의 설치 용량으로 초소형 HPP를 구축할 때 장비 비용 문제 외에도 건설에 사용될 기술 및 노동력과 자원, 자재를 현실적으로 평가해야 합니다. 취수 시설, 전환 수로, 압력 수조, 장비 아래의 지지 기반. 이러한 구조는 재료에 대한 요구 사항 외에도 크기, 제조 방법 및 구성에 대한 상당히 엄격한 요구 사항이 있습니다. 건축 자재, 기계 및 장비의 운송을 위해 건설 현장으로의 접근 도로 문제를 고려하는 것도 매우 중요합니다. 단순한 기술 도로를 건설하거나 돌과 나무를 제거하고 표면을 평평하게 만들면 비용이 크게 증가하고 소규모 수력 발전소 건설이 복잡해질 수 있습니다. 수분 섭취 물 섭취의 목적은 강이나 저수지에서 물을 가져와 압력 파이프라인으로 전달하는 것입니다. 주요 요구 사항은 취수구가 가장 낮은 물(낮은 수위)에서 홍수 수준까지 모든 흐름 수준에서 기능해야 한다는 것입니다. 전체 나무에 나뭇잎과 파편. 취수에 대한 올바른 설계는 전체 수력 발전소의 적절한 기능을 위한 결정적인 요소이며 운영 및 수리 비용을 줄이기 위한 중요한 조건입니다. 물 섭취량은 다음 매개변수를 준수해야 합니다.
필요한 양의 물을 유압 장치에 공급하려면 물 역류가 필요합니다(강바닥(수로)의 전체 또는 부분 차단으로 인한 수위 상승). 댐 마이크로 수력 발전소의 경우 역류는 댐에 의해 채널이 막히고 필요한 수준의 물 공급에 도달하면 댐에 의해 생성됩니다. 전환 마이크로 HPP의 경우 이러한 역류는 전환 수로 입구 앞 강바닥에 장벽을 건설하여 생성됩니다. 이러한 지원은 다음과 같이 만들 수 있습니다.
아래 그림은 취수 설계의 두 가지 일반적인 예를 보여줍니다. 역류를 조절하여 전환 채널로 유입되도록 할 수 있습니다. 첫 번째 경우(그림 40), 필요한 역류가 제공되고 자물쇠로 조절됩니다.
두 번째 경우(그림 41)에는 물의 흐름 경로에 수평으로 놓인 목재 들보가 필요한 지지대를 제공합니다. 빔은 채널 구조에 의해 유지됩니다. 추가 빔을 추가하여 수위를 높이거나 제거하여 백업되는 수위를 낮추면 수압(조절)의 변화가 제공됩니다.
다른 경우에는 전환 수로 입구 직후 강 바닥에 돌(방벽) 또는 기타 재료(철근 콘크리트 조각 등)를 깔아 규제되지 않은 역류를 만들 수 있습니다. 아래 그림 42는 60kW 용량의 소규모 수력 발전소를 위한 Taldy-Suu 강(Tyup 지구)의 취수 시설 도면을 예로 보여줍니다.
전환 수로의 입구는 침식으로부터 잘 보강되고 철근 콘크리트 또는 자갈 콘크리트로 만들어져야 합니다. 전환 채널로 유입되는 물의 양을 변경하고 수리 또는 유지 보수 기간 동안 수력 발전소에 공급되는 물을 완전히 차단하기 위해 게이트 조절기 (게이트웨이)가 장착되어 있어야합니다. 마이크로 HPP(그림 43).
전환 수로의 입구에는 돌, 자갈, 모래 및 기타 퇴적물의 함정으로 선반이 있어야 합니다(그림 44). 그러나 선반은 퇴적물을 100% 보호할 수 없으며 이것이 첫 번째 장애물입니다. 수력 구조의 설계는 흡입 구조보다 더 멀리 설치된 퇴적물로부터 보호하기 위한 다른 장치를 제공할 수 있습니다. 선반은 바닥에 오목한 형태로 전환 채널 입구 영역에 만들어집니다. 채워지는지 주기적으로 확인해야 하며 정기적인 청소가 필요합니다.
파생 채널 전환 채널은 취수 시설에서 펜 스톡으로 물을 전달하는 데 사용됩니다. 그것은 지구 또는 콘크리트 채널의 형태로 만들거나 스칸디나비아 국가에서 시행되는 플라스틱 또는 금속 파이프 라인의 형태로 콘크리트 트레이 또는 고슴도치로 만들 수 있습니다. 전환 채널의 길이는 XNUMX(압력 파이프라인이 취수구 또는 댐에서 즉시 시작되는 경우)에서 수 킬로미터까지 다양할 수 있습니다. 가장 경제적으로 실행 가능한 전환 채널은 개방형 접지 채널입니다. 그러나 높은 유지 보수 요구 사항과 관련된 여러 가지 문제가 있습니다. 수분 손실; 라인이 없는 운하 벽에서 스며드는 물에 의해 발생하는 산사태, 안정적이고 상대적으로 평평한 경사면이 필요합니다. 이를 위해 토사 전환수로를 건설할 때 0,002.0,003 값 이내의 기울기 계산, 즉 2m당 3~1000m의 높이 변화를 고려할 필요가 있다. 운하 길이. 경사를 높이면 운하의 토벽이 침식될 수 있고 경사를 낮추면 겨울에 동결될 수 있습니다. 금속 또는 플라스틱뿐만 아니라 철근 콘크리트(트레이 및 고속 흐름 섹션 포함)로 만든 전환 채널에는 흙 전환 채널 고유의 단점이 없습니다. 더 강하고 내구성이 있으며 유지 보수 및 수리가 덜 필요합니다. 이러한 운하는 흙수로보다 경사가 더 가파르므로 얼기 쉽습니다. 결빙을 방지하기 위해 이러한 재료로 만든 전환 채널을 추가로 단열할 수 있습니다(슬래브, 단열재로 덮고 땅 속으로 깊숙이 들어가 있음). 그러나 설계할 때 전환 채널의 큰 기울기(따라서 높은 유속)에는 특정 단점이 있음을 염두에 두어야 합니다. 첫째, 압력 용기의 더 복잡한 설계 - 물은 일반적으로 압력 용기 내부에 차단기를 형성하지 않고 시간이 지남에 따라 파괴하지 않도록 차분한 상태에서 특정 체제에 따라 물에 들어가야합니다. . 전환 채널의 큰 경사와 그에 따른 높은 유속은 일반적으로 마이크로 수력 발전소의 수력 구조를 빠르게 파괴시킬 수 있습니다. 둘째, 경사가 크면 압력이 감소합니다(상류와 하류의 높이 차이). 따라서 이는 미소수력발전소의 용량을 감소시키게 된다. 헤드 높이는 전력에서 중요한 요소이며 가장 중요한 것은 미소 수력 발전소의 비용입니다. 로우 헤드 장비는 하이 헤드 장비보다 훨씬 비쌉니다. 또한 크기가 크고 설치를 위해 더 큰 구조물(지지 기반, 기계실 등)의 건설을 수반합니다. 아래 표는 전환 운하 건설을 위한 자재의 주요 데이터를 장단점과 함께 요약한 것입니다.
마이크로 수력 발전소의 작동을 보장하기 위한 유용한 설계는 슬러지 슈트입니다. 슬러지 배출 장치는 추운 계절에 형성되는 슬러지가 압력조 및 터빈 챔버로 유입되는 것을 방지합니다. 슬러지가 하천에서만 형성되는 조건에서 충분히 짧은 전환 채널이 있는 전환 채널 앞의 취수 장치에 배치됩니다. 전환 채널이 길면 채널 자체에 슬러지가 형성될 가능성이 있습니다. 이 경우 슬러지 배출 장치는 압력 용기 앞에 배치됩니다. 가로 트레이 형태의 소음 배출 장치는 전환 채널에서 물 흐름 방향에 대해 수직 또는 일부 각도로 설치됩니다(그림 45).
슬러지 트레이의 바닥은 슬러지가 그 아래를 통과하지 않고 뒤쪽 벽에서 슬러지 채널로 배출되도록 수평선 아래에 배치되어 슬러지와 함께 수집된 물을 강으로 전환합니다. 슬러지 배출 장치는 슬러지가 없을 때 제거됩니다. 압력 대야 마이크로 수력 발전소의 압력 수조는 압력 파이프 라인과 전환 채널을 연결하여 필요한 압력과 물의 양을 생성하고 깔짚, 퇴적물 및 과도한 물을 배출하는 개울을 청소하는 구조입니다. 또한 유압 장치의 올바른 작동에 필요한 물 체계가 유지되도록 합니다. 고전적인 압력 용기 설계에는 다음이 포함됩니다(그림 46).
압력 수조는 철근 콘크리트로 만들어야 합니다. 압력 용기의 크기는 일반적으로 장비 제조업체의 사양에 따라 결정됩니다. 전만에서 수위를 과도하게 낮추지 않고 급격하게 변화하는 터빈 흐름에 대처하기 위해서는 최소한의 헤드룸이 있어야 합니다. 일반적으로 필요한 헤드룸 체적 마진은 터빈 설계 흐름의 30초에 해당합니다. 압력 파이프라인 압력 파이프라인은 압력 용기에서 터빈 챔버로 물을 공급합니다. 지표면이나 지하에 설치할 수 있습니다. 파이프라인 경로가 트렌치 굴착 비용이 너무 많이 드는 암석 지형에 있는 경우 지상 설치가 선호되는 옵션입니다. 금속 압력 파이프라인은 유지 보수 및 부식 방지 작업을 용이하게 하기 위해 지상에 위치하는 것이 바람직합니다. 지하 압력 파이프라인은 다음과 같은 이유로 많은 이점을 가질 수 있습니다.
지하 파이프라인의 단점은 추가 비용이 들고 급경사 구간에서는 패드 재료가 씻겨 나갈 수 있으므로 재료를 담을 울타리를 만들어야 한다는 것입니다. 아래 표는 압력 파이프라인용 재료에 대한 기본 정보를 제공합니다.
역 건물 미소수력발전소의 건물은 수력발전소와 미소수력발전소의 제어시스템을 설치하는 장소이다. 또한 비, 눈 및 저온으로부터 장비를 보호합니다. 지상에 건축하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 이는 지역 법규 및 규정, 재료 가용성 및 기후 조건에 따라 수행되어야 합니다. 산악 기후 조건의 경우 일반적으로 벽돌이나 석조 또는 철근 콘크리트 블록으로 만든 벽이 적합합니다. 변압기는 역 건물 외부 또는 별도의 공간에 있어야 합니다. 건물의 기초와 유압 장치의 지지 기초를 구축하는 가장 좋은 방법은 철근 콘크리트입니다. 작은 크기의 장비로 잔해 콘크리트 기초를 만들 수 있습니다. 가장 좋은 방법은 올바른 구성과 장비 고정에 필요한 사양을 준수하기 위해 지지 기초의 상세 도면을 사용하는 것입니다. 이것은 일반적으로 장비 제조업체 또는 계약 조직에서 제공합니다. 아래 그림 47은 Taldy-Suu 강(Taldy-Suu 마을, Tyup 지구)에 있는 60kW 용량의 초소형 HPP 건물을 보여줍니다.
이 도면은 발전소 건물의 주요 요소와 수력 발전소의 지지 기반을 보여줍니다. 이 마이크로 HPP에는 수직 터빈 샤프트가 있는 방사형 축 터빈이 있습니다. 플랜트 건물을 설계할 때 다음 사항을 고려해야 합니다.
터빈에서 강으로 물을 올바르게 전환하기 위한 전환로 건설에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 방류관은 유출되는 물이 관로 자체와 물이 강으로 흘러 들어가는 곳 모두를 침식하지 않도록 보강해야 합니다. 철근 콘크리트로 만들 수 있습니다. 미세 수력 발전소의 상대적으로 낮은 전력에 따라 잔해 콘크리트로 제조하는 것이 허용됩니다. 저자: Kartanbaev B.A., Zhumadilov K.A., Zazulsky A.A.
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