7-mavzu. Gidroelektr va okean energiyasi

Кичик ГЭСлар.
Гидрoэнeргeтика иншooтлари энергия (кинeтик ва пoтeнсиал) ни электр энергиясига айлантирадиган ва аксинча электр энергиясини механик энергияга айлантирадиган кoмпoнeнтлар тўпламидир. Мавжуд таснифга кўра, қуввати 10-15 мeгаваттгача бўлган гидрoэлектрoстанциялар кичик, шу жумладан:
: кичик ГЭС - 1 - 10 МВт.
мини-ГЭС - 0,1- 1 МВт.

• 
  микро-ГЭС - қуввати 0,1 МВт гача.
  

Гидроэлектронциялар қуввати учун асосий ролни сув сарфи ва босим ўйнайди. Сув сарфи ва босим сув омборига йиғилган сувнинг миқдори билан бошқарилади. Сув омборида сув миқдори кўп бўлса унинг баландлиги ҳам ортади ва мос равишда босим ҳам ортади.
ГЭСда ишлатиладиган энергия манбаи бу катта ва кичик дарёлар, ирригацион тизимлар, сув билан таъминлаш тизимлари, музликлар ва қор тепаликларини ён томонлари. ГЭСлар бир-биридан сув босимини ҳосил қилиниш усули, оқимни бошқариш, қурилмани ўрнатиш типи ва бошқалар билан фарқ қилади.

Кичик гидрoэлектрo станциялар (кичикГЭСлар) автoнoм истeъмoлчиларни электр узатиш линияларидан узoқда электр билан таъминлашда муҳим аҳамият касб этади.
Сув оқимида ишлатиладиган қурилмани кўриниши расм.1а. да кўрсатилган. У қуйидагича ишлайди. Вертикал парракларга сув оқими томонидан таъсир кўрсатилганда, гидродинамик куч ҳисобига айланма харакат ҳосил бўлади. Кинематик боғланиш орқали таянч 3 айланма моментни генератор валига узатади. Бунда электрогенераторни ўзи харакатсиз ҳолда бўлади. Бундан гидроэнергетик қурилма ўлчами ва энергиясига боғлиқ бўлган ҳолда текис сув оқимлари мавжуд бўлган жойларда ишлайди.

Расм. 1. Текис сув сиртига эга бўлган ҳолда ишлайдиган гидроустановка: а) текис сув сиртидагигидроқурилма, б) б) Гидроэнергетик қурилма.


Гидроэнергетик қурилма (расм. 1,б), харакатга келгач, сувни харакат энергиясини 6 ишчи ғилдиракка ўтказади.Ишчи ғилдирак1 вал ва унда жойлашган панжалардан иборат. Қурилма рам 7 га понтонлар 6 орқали маҳкамланган. Сувнинг оқимига перпендикуляр жойлашган панжалар ўзларини ориентацияларини ғилдирак 4 ёрдамида ўзгартиради. Бу қурилма текис сув сиртида ишлашга мўлжалланган. Лектр энергиясини ҳосил қилувчи қурилмалар синхрон ва асинхрон типларда бўлади.
Расм.2.да келтирилган гидроэнергетик қурилмада суюқлик оқими 1 клапан билан бошқарилади, вақти-вақти билан 2 ва 3 камераларга киради ва чиқади.

Расм. 2. Сифон оқимидаги турбина
Камералардаги сувнинг айланма харакати хавони тебранишини ҳосил қилади ва унинг 4 ҳамда 6 трубалардан оқими 5 турбинага уланган генераторни харакатга келтиради. Бутун қурилмани эффективлигини ошириш учун сифоннинг оқим йўлига ўрнатилади. Қурилмани узлуксиз ишлаши учун асосий талаб таркибида йирик чиқиндилар бўлмаган оқимга эга суюқлик. Бу қурилма учун уни ушлаб турадиган панжара лозим.
16 кВтли сувга тўлдирилган турбина (расм. 3) суюқлик оқимининг кинетик энергиясини механик энергиясига, кейинчалик электр энергиясига айлантиришга мўлжалланган. Турбина узун айлана шаклида бўлиб унинг сирти винт шаклидаги елкаларга эга бўлган енгил элемент. Элемент шарниллар орқали махкамланган бўлиб, генераторга айнланма момент беради.

Рис 3. Сувга тўлдирилган турбина
Гидроэнергетик қурилмаси (расм. 4) минигенератор ёрдамида электр энергиясини ишлаб чиқаришга мўлжалланган. Мини генератор айланиши учун сув идишларига 2 эга бўлган ремен 1 сув харакати туфайли айланиши лозим. Сув идишлари 2 жойланган ремен 1 рамага 3 махкамланган ва у тўлқин таъсирида сузиши мумкин. Рама 3 таянчга 4 маҳкамланган ва унла генератор 5 жойлашган.
Ременни ташқи қисмидаги сув идишлари сувнинг горизонтал окқимига тескари йўналишда жойлаштирилган. Сув идишларининг сони генераторнинг айланиш таъминлаш шартидан келиб чиқади. Бундан ташқари ременга зинасимон платинка ҳам ўрнатилиши мумкин.

Расм. 4. Ремен-сув идиш қурилмаси
Сув оқимининг кинетик энергиясини ишлатиш учун қўлланиладиган қурилма қарама-қарши қирғоқларда жойлашган вертикал цилиндрлардан иборат бўлиб уларга шкив ўрнатилган(расм. 5).

Рис. 5. Кичик тўғонли қурилма


Шкивларнинг тепа ва пастки қисмлари орасига лопаткалар ўрнатилган. Лопаткалар орасига бурчак остида сувнинг урилиши ва тезлик вектори ҳисобига сув цилиндрни айлантиради. Цилиндр эса шкив орқали генераторни айлантиради ва электр энергияси ишлаб чиқилади.
Сув оқимининг энергиясидан фойдаландиган қурилма сув оқими йўналишига вертикал жойлашган ишчи ғилдирак 1, унинг чеккасига махкамланган лопатка 2 ва айлана диск 3 ташкил топган(расм. 6). Тепадаги айлана 1 генератор 4 билан боғланган. Лопаткаларни 2 жойлашуви сув оқими билан бошқарилади: сувнинг тўғри ооқимида унга перпендикуляр ва параллел харакатга тескари оқимда



Расм. 6. сув оқимини энергиясини ўзгартирувчи қурилма


Қуввати 1кВт бўлган микрогидроэлектростанция (МГЭС-1) турбина 1, йўналтирувчи аппарат 2, диаметри 150 ммбўлган труба 3, сув олиш қурилмаси 4, генератор 5, бошқариш блоки 6 ва станинадан 7 ташкил топган(расм. 7).

Рис. 7. Рукавная микро ГЭС 1 кВт
Ушбу МикроГЭС қуйидагича ишлайди: сув олиш қурилмаси 4 гидравлик муҳитни мустаҳкамлайди ва труба 3 ёрдамида сувни тепадан тушишини амалга оширади ва турбиной 1 сув сатҳининг фарқи ҳисобига айланади. Турбинанинг 1 айланиш моменти электрогенераторга узатилади.
Сифон гидроэнергетик қурилма (расм. 8) шундай жойларда қўлланиладики, сув тўғондан 1,75 м баландликдан ёки шундай баландликдаги табиий шароитда пастга қараб харакатланса.

Рис. 8. Сифон гидроустановка


Бу қурилмалар қуйидагича ишлайди: турбинадан 1 ўтаётган сув тўғонни бўйнида кўтарила бошлайди, расм. 9,айлантирувчи момент вал 2 орқали узатувчи ремен 3 электрогенераторни 4 харакатга келтиради. Бўйиндан ўтган сув пастга тушади.
Паст босимли микрогидроэлектрик қурилма (расм. 9) 1,5 баландликдан тушаётган сув орқали ҳам ишлай олади. Баландликни пасайиши қувватни камайишига олиб келади. Баландлик – 1,4-1,6 м.дан кам бўлмаслиги лозим.

Расм. 9. Паст босимли гидроэлектростанция


Бу микроГЭСни ишлаш принципи сувнинг потенциал энергиясини айланма харакатга ва ундан кейин электр энергиясига ўтишига асосланган. Тик турган қурилмада 1 оқаётган сув турбинага 2 тушади. Бунда сув дастлаб айлана харакатга келади ва турбинани лопаткалари билан тўқнашади. Сувнинг кинетик энергияси вални 3 айлантиради ва кейин электрогенераторни.
Паст босимли станциянинг оғирлиги 16 кгни ташкил этади қуввати эса Р = 200 Вт. Ярим оқим конвертори электр ўзгартиргичи босимли сув ўтказгич 1, йўналтирувчи решетка 2, турбина 3, сув чиқарадиган канал 4, монметни узатувчи вал 5 ва электрогенератордан 6 ташкил топган (расм. 10).

Рис. 10. Ярим оқим конвертори


Бу қурилманинг қуввати 1-10 кВт оралиғида бўлади агар сувнинг тушиш баландлиги Н=2,2-5,7 м бўлса. Сув сарфи Q=0,05-0,21м³ /с. Турбинанинг айланиш тезлиги Wn = 1000 айл/м.
Электродвигателя 2ПЭДВ-22-219 асосида яратилган капсулали микроГЭС (расм. 11) юқоридаги гидро қурилмада Н=2,5-6,3м бўлганда ҳосил бўладиган босимда ишлайди ва унинг сув сарфи Q= 0,005-0,14 м³/c. Электр қуввати 1-5 кВт. Сув қувурларининг диаметри 0,2 до 0,254 м. гидравлик ғилдирак диаметри Д = 0,35-0,4м.

Рис. 11. КапсулалимикроГЭС
Тўғридан-тўғри оқимда ишлайдиган микроГЭСи (расм. 12) айланали турбина 1, йўналтирувчи решетки 2, моментни узатувчи вал 3, электрогенератор 4, йўналитирувчи сув ўтказгич 5дан ташкил топган. Босимли сув ўтказгич ёрдамида ишлайди.

Расм. 12. Тўғридан-тўғри оқимда ишлайдиган микроГЭС


Сувни ўзгартирувчи қурилма (расм. 13) тез харакатланаётган сувнинг энергиясини электр энергиясига айлантиришга мўлжалланган
.

Рис. 13. Тез харакатланадиган сувни энергиясини электр энергиясига айдантирувчи қурилма


Бу қурилма сув офимига ўрнатиладиган пропеллерли капсулада 2 жойлашган турбина 1 дан иборат. Капсула йўналтирувчиаппарат 4 бўлиб, оқимнинг ичига жойлаштирилади. Турбинадан айлантирувчи момент валга 5 берилади кейин электрогенераторга 6.