Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Раздел 5. Гидроэнергетическое оборудование. Классификация гидротурбин. Активные и реактивные гидротурбины. Основное уравнение гидротурбины. ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4
Гидравлической турбиной называется двигатель, преобразующий энергию движущейся воды в механическую энергию вращения его рабочего колеса. Из основного закона механики жидкости — закона Бернулли следует, что удельная энергия, т. е. энергия единицы массы, Н на входе в рабочее колесо составляет
,
на выходе из рабочего колеса
,
В зависимости от того, какие из трех членов уравнения Бернулли главным образом использованы в конструкции машины, различаются типы турбин. Отданная водой рабочему колесу энергия равна разности энергий в потоке до и после рабочего колеса
.
Таким образом, вся энергия потока состоит из энергии положения z1-z2, энергии давления (образующих вместе потенциальную энергию), а также кинетической энергии. Турбины, хотя бы частично использующие потенциальную энергию, называются реактивными. В таких турбинах
и, следовательно, процесс преобразования энергии на рабочем колесе происходит с избытком давления. Кроме того, в рабочем колесе частично используется и кинетическая энергия потока. Если в гидротурбинах используется только кинетическая энергия потока, то они называются активными. В таких турбинах z1=z2, p1=p2, т. е. вода поступает на рабочее колесо без избыточного давления. Для достижения высокого КПД в них почти весь напор преобразуется в скорость. Мощность турбины может быть выражена NT=9, 81QTHTη T В практике принято гидротурбины подразделять на классы, системы, типы и серии. Существует два класса гидротурбин: активные и реактивные. Класс реактивных турбин объединяет следующие системы: осевые-пропеллерные и поворотно-лопастные, диагональные, поворотно-лопастные и радиально-осевые турбины. В класс активных турбин входят системы ковшовых, наклонно-струйных турбин и турбин двойного действия. Последние две системы не имеют столь широкого распространения, как ковшовые. Каждая система турбин содержит несколько типов, имеющих геометрически подобные части и одинаковую быстроходность, но различающихся по размерам. Геометрически подобные турбины различных размеров образуют серию. Кроме того, все турбины условно делятся на низко-, средне- и высоконапорные. Низконапорными принято считать турбины, работающие при Н< 25 м, средненапорными при 25< =Н< =80 м и высоконапорными при Н> 80 м. Турбины подразделяются на малые, средние и крупные. К малым турбинам относятся те, у которых диаметр рабочего колеса D1< =1, 2 м при низких напорах и D1< =0, 5 м при высоких, а мощность составляет не более 1000 кВт. К средним — те турбины, у которых 1, 2< =D1< =2, 5 м при низких напорах и 0, 5< =D1< =1, 6 м при высоких, а мощность 1000 < N< =15000 кВт. К крупным турбинам относятся те, которые имеют D1 и N1 больше, чем у средних. Подчеркнем, однако, условность и историчность такого деления гидротурбин.
Раздел 6. Экологические и социальные вопросы, связанные со строительством и эксплуатацией ГЭС. Крупные гидротехнические сооружения (ГТС), к которым относятся ГЭС, должны работать 200 - 300 лет. В течение этого срока водный режим будет преобразован, не только под влиянием гидросооружений, но и под влиянием антропогенных и природных факторов. К водохранилищам нет однозначного отношения. С одной стороны, они нужны для социально-экономического развития региона, удовлетворения потребностей в воде, энергии, в борьбе с наводнениями и т.д., а с другой - оказывают отрицательное воздействие на природу и хозяйственную деятельность выше и ниже створа плотины. Следует отметить, что значительные или заметные изменения в окружающей среде вызывают преимущественно крупные водохранилища. При проектировании, строительстве и эксплуатации водохранилищ - оно должно рассматриваться как: - склад воды; - объект, существенно изменяющий исходное качество речной воды (улучшая или ухудшая ее показания); - акватория, используемая водным транспортом, лесосплавом, рыбным хозяйством, в целях рекреации; - объект, позволяющий в ряде районов значительно увеличить использование земельных ресурсов (ирригация, борьба с наводнениями, территориальное перераспределение стока); - объект, вносящий заметные изменения в природу и хозяйство речных долин, дельт, озер, приустьевых участков морей. Из сказанного видно, насколько велико значение проблемы правильной оценки качественных изменений речного стока, оценки взаимосвязанных природных и антропогенных явлений, обусловленных эксплуатацией водных ресурсов, влияние водных ресурсов на различные сферы жизни. Не останавливаясь на роли крупных ГЭС в энергетическом обеспечении регионов страны, влиянии на экономическое развитие регионов, выделим основные эколого-социальные проблемы, которые появляются как на стадии проектирования и строительства, так и те проблемы, которые появляются в процессе эксплуатации их, как следствие взаимодействия водохранилищ с окружающей природной средой. Гидротехническое строительство, связанное с перераспределением стока, созданием водохранилищ с огромными запасами воды и значительными глубинами, затоплением пахотных угодий и лесов, оказывает влияние на природную среду непосредственно или косвенно. При этом воздействие на окружающую природную среду сказывается как сразу, так и по истечении многих лет. Проблемы, связанные с проектированием, строительством и эксплуатацией крупных гидротехнических сооружений, можно разделить на первичные, предвиденные на стадии проектирования, и вторичные, возникающие как следствие сооружения гидросооружений и водохранилищ. Кроме того, возникают научно-технические проблемы, как на стадии проектирования и строительства, так и в процессе эксплуатации водохранилищ. Из первичных проблем можно выделить следующие: - выбор генеральной схемы использования водных ресурсов; - обоснование оптимальных параметров гидроузлов и водохранилищ; - мониторинг водных, земельных и лесных ресурсов в зоне строительства гидроузла; - эколого-экономическое обоснование подготовки ложа водохранилища под затопление; - инженерная защита от затопления и подтопления городов, населенных пунктов, отдельных предприятий; - восстановление на новом месте сельскохозяйственных угодий вместо затопленных водохранилищем; - рыбохозяйственное освоение водоема, строительство рыбоходов, восстановление естественного воспроизводства рыб; - транспортное освоение водохранилища: увеличение глубин, устройство убежищ для судов и плотов при штормах; создание новой судовой обстановки, строительство пристаней; перевалка грузов через плотины; - санитарная подготовка ложа перед затоплением (дезинфекция населенных пунктов, кладбищ, скотомогильников, ликвидация различных вредных загрязнений); -агролесомелиоративные гидротехнические мероприятия по предотвращению водной и ветровой эрозии в зоне водохранилищ; - лесосводка и лесоочистка ложа перед затоплением, посадка лесных насаждений на новом месте. Более сложны и взаимосвязаны вторичные проблемы, последствия которых проявляются через многие годы после завершения строительства, их во многих случаях трудно предсказать с достаточной научной обоснованностью. Многие из этих проблем так и остаются неразрешимыми в обозримом будущем. Вторичные проблемы можно подразделить на экологические и социальные. Выделим основные экологические проблемы: - эрозия береговой линии водохранилищ, переформирование берегов, дна, устьевых участков рек, впадающих в водохранилища, формирование баров; - появление на акватории водохранилищ запасов плавающей древесины вследствие береговой эрозии; - изменения уровня грунтовых вод; - изменения температурного режима водной массы и окружающей среды, повышенная влажность, появление интенсивных и продолжительных по времени туманов; - дополнительные потери воды на испарение; - изменения качественного состава воды в водохранилище; - изменения растительного и животного мира; - нарушения условий нерестилищ рыбы; - опасность провокации колебания земной коры в связи с сооружением крупных плотин и водохранилищ. Суммируя перечень первичных и вторичных проблем, можно выделить основные последствия регулирования стока рек гидроузлами, оказывающих положительное или отрицательное влияние на хозяйственную деятельность и окружающую природу: - изъятие земель под водохранилище и строительные площадки для возведения основных сооружений гидроузла, создания стройбазы и переустройства объектов хозяйства и выноса из зоны затопления, а также в связи с берегопереработкой и подтоплением территории выше критического уровня; - ухудшение мелиоративного состояния земель в связи с подтоплением водохранилищами; - увеличение продолжительности затопления земель в верхнем бьефе гидроузлов, особенно в хвостовой части водохранилищ в связи с подпором стока реки; - сокращение частоты (вероятности) и продолжительности затопления пойменных земель в период весеннего половодья на участке, расположенном в нижнем бьефе гидроузла; - изменение санитарного состояния реки, физико-химических и медико-биологических свойств воды; - изменение климатических и ландшафтных условий. Опыт эксплуатации водохранилищ показал, что при проектировании и эксплуатации недостаточно рассматривать обозначенные проблемы и их последствия только с экономической точки зрения. Необходима комплексная эколого-экономическая оценка последствий создания водохранилищ. Недостаточно глубокая проработка проблем и отступление от обоснованных проектных решений в период строительства и эксплуатации зачастую приводит не только к огромным материальным убыткам, но и к необратимым экологическим последствиям.
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-17; Просмотров: 504; Нарушение авторского права страницы