水利工程第5章

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第七章 水力发电工程
第一节
水能的利用和计算
水力发电工程:利用水来发电的 工程 水能的大小取决于水流的流量Q及 其落差H。
10N m / s
N QH
在工程上并不直接使用这个单位, 通常用“千瓦(kW)”做为功率的 单位,它们之间的关系为
1kW 102 10 N m / s
(二)无压进水口及沉沙池
无压引水的电站中采用无压进水口, 其特征是水流在取水口及引水道中均 有自由水面 进水口后一般接无压引水建筑物 进水口宜设在河流凹岸,以防回流造 成漂浮物堆积,且河流中上层清水在 弯道环流的作用下流向凹岸,进水口 前不易淤积,以便引进上层清水
进水口前一般均设拦污栅或浮排,以 便拦截漂浮物 建造拦河闸,坝时,要充分考虑泥沙 的影响,原则上是要尽量维持河流原 有的形态,洪水期要使上游冲下来的 泥沙(特别是推移质)基本上全部经泄水 道下泄,不使其堆积起来 要尽可能防止有害泥沙(粒径大于 0.25mm的泥沙)进入引水道
(三)压力水管
压力水管是指从水库、压力前池或调压室 将水流直接引入水轮机的水管,又称高压水 管 按 1.分类 压力水管 露天式 坝内式 隧洞式
布 置 方 式 分
按管身材料分
钢管
压力水管
钢筋混凝土管
现场浇筑 分段预制
木管
能承受很 大的内水 压力,主 要用于中、 高水头电 站
低水头电站常采 用的压力水管 木管仅用于盛产木材地区 的中小型水电站,其优点 是就地取材,缺点是寿命 不长,维修费用较高
N AQH净
通常电能用度来表示, 一度等于1KW.H
kW h
第二节 水能的开发方式 和水电站的主要类型
水能的开发方式
蓄水式 径流式
普通式 (天然河道筑坝) 日调节 月调节
抽水蓄水式
年调节
多年调节
水电站的三种基本类型
一、坝式水电站 二、河床式水电站 三、引水式水电站
一、坝式水电站
水头是由坝所形成,即在河道 上修筑坝,甩以抬高水位,形 成落差
当厂房紧靠着坝体布置在坝体的 下游时,称坝后式水电站,如图52及图5-3所示
如河谷狭窄 而水电站的 机组较多, 泄洪建筑物 与电站厂房 的布置有矛 盾时,可把 厂房置于泄 洪建筑物之 下而构成厂 房顶溢流式 水电站
当坝址河谷 狭窄且泄洪 量大时,为 了解决枢纽 布置的困难, 挡水建筑物 可采用空腹 混凝土坝的 型式;将厂 房布置在坝 体的空腹内, 构成坝内式 水电站
因此,除去发电机一定的能量损 失后,水电站实际发出的功率 为
N 9.804QH 净 H 净 H h
水头损失与引水建筑物的条件、 形状,水流流速及引水路径长度 等因素有关,可由水力学公式计 算出来
在水电工程中,水电站实际发出的功率叫 做水电站的出力.如果 把 9.804 用 A表示,则水电站出力为
2.线路选择 选择线路时主要考虑以下因素: 尽量选择最短最直的线路 选择良好的地质条件 尽量减少水管的转折起伏
通常的做法是防止推移质泥沙进入 进水口,悬移质泥沙可以进入,但 要设沉沙池将有害泥沙清除 对于推移质泥沙,在进水口前设拦 沙坎 被拦截住的推移质泥沙要及时清除, 否则堆积过多会使拦沙坎失效
典型山区多泥沙河流上引水式水电站的首部枢纽 图
沉沙池是一个静水池,它的基本原理是因它 的断面远大于引水渠道的断面 原理:减小流速 降低水流的挟沙能力 沉沙池的长度和宽度都要适宜: 沉沙池长度若不足,则有害泥沙尚未沉到 池底即已流出沉沙池,达不到沉沙的效果; 沉沙池过长则造成浪费 调节宽度使流速为0.25~0.70m/s 沉沙池内沉积的泥沙的排除方式有连续冲沙, 定期冲沙及机械排沙三种
一、水电站进水建筑物
进水建筑物的功用和基本要求如下 (1)要有足够的进水能力 (2)水质要符合要求 (3)水头损失要小 (4)可控制引水流量 (5)经济合理,技术可行,施工方便,维修 运行管理方便
(一)有压进水口
有压进水口的主要特征是进水口后接有压 隧洞或有压管道 有压进水口的主要类型有洞式进水口、塔 式进水口、墙式进水口及坝式进水口等 有压进水口在枢纽中的位置,应尽量使进 入进水口的水流平顺、对称,不发生回 流和漩涡,不出现淤积,不聚集污物, 泄洪时仍能正常进水 有压进水口应低于运行中可能出现的最低 水库水位,并有一定的淹没深度
二、水电站引水建筑物
(一)动力渠道
用于发电引水的渠道源自文库为动力渠道 动力渠道必须满足以下基本要求: ① 足够的输水能力 ② 水头损失要小 ③ 水质符合要求 ④ 运行安全可靠
(二)引水隧洞
可以采用较短的路线,避开沿线地表 不利的地形及地质条件 有压隧洞能适应水库水位的大幅度变 优点 化,也能适应水电站引用流量的迅速 变化 不受地表气候的影响,可以避免沿途 对水质的污染 对地质条件、施工技术及机械化的要 缺点 求较高,单价较贵,工期较长
二、河床式水电站 河床式水电站的特点是水电站水 头较低,厂房本身也起挡水的作 用,是挡水建筑物的一部分,坝 轴线与厂房并列。
三、引水式水电站
引水式水电站的特点是引水道较 长,水电站的水头全部或相当大 的一部分由引水道所集中
按照引水道的型式可将引水式水电站 分为有压引水式和无压引水式两种
引水式水电站的建筑物可分为 三部分: (1)首部枢纽 (2)引水建筑物 (3)厂房枢纽
特点:无压引水道引水
坝式、河床式及引水式水电站虽 各有其特点,但有时它们之间却 难以明确划分 在实际工程中,常将具有一定长 度的引水建筑物的水电站统称为 引水式水电站
第三节
水电站组成部份
挡水建筑物 泄水建筑物 水电站进水建筑物
水电站建筑物
作用
截断河流集中落差,形成水库 下泄多余的水量或放水以降低 水库水位 将水电站所需流量引进引水道 将发电用水由水库输送给水轮 机 平稳引水建筑物中流量及压力 的变化 发电变电及配电
水电站引水建筑物
水电站平水建筑物 发电、变电和配电 建筑物
一、水电站进水建筑物 二、水电站引水建筑物 三、水电站平水建筑物
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