دانلود پروژه بررسی ساختار و عملکرد نیروگاه برق آبی

چکیده:

از آنجا که برای تولید انرژی چرخشی توربین، نیازی به سوخت نیست بنابراین هزینه عملکرد نیروگاه بسیار کم است. به علاوه با توجه به عدم نیاز به سوخت، به مخزن‌های ذخیره سوخت هم نیازی نیست. این در حالی است که ضمن پایداری بالای این نیروگاه‌ها هزینه نگهداری آنها نیز در مقایسه با نیروگاه‌های حرارتی پایین است. در عین حال که بازده نیروگاه در گذر زمان تغییر نمی‌کند. البته در کنار مزایای این دست از نیروگاه‌ها نباید از معایب آنها چشم پوشید. به‌رغم آنکه هزینه نگهداری این نیروگاه‌ها پایین است اما با توجه به اینکه برای نصب نیروگاه‌های برق آبی نیاز به احداث سد می‌باشد در نتیجه، هزینه ثابت این نیروگاه‌ها بسیار زیاد است؛ زیرا برای ساختن سد، ابتدا باید مسیر آب منحرف شده، سپس سد مناسب ایجاد شود که هزینه عمرانی این سدها بسیار زیاد است.

مقدمه

با توجه به اینکه تولید این نیروگاه‌ها بستگی به میزان آب پشت سد دارد، در نتیجه در سال‌های کم‌آبی، تولید این نیروگاه‌ها با مشکل همراه خواهد بود.

تولید انرژی در نیروگاه‌های برق آبی، بدون احداث سد روی رودخانه‌ها غیرممکن است. در ایران نیز در یک بازه زمانی نسبتا طولانی در سال‌های پس از جنگ و دوران سازندگی احداث نیروگاه‌های برق آبی در دستور کار قرار گرفته است. ظرفیت بالقوه و عملی تولید انرژی برق آبی در ایران، ۵۰ میلیارد کیلووات ساعت در سال است که می‌تواند ۶۰درصد برق مورد نیاز فعلی کشور را تامین کند. بر اساس مطالعات انجام شده، حوضه آبریز کارون با ۳۰ میلیارد کیلووات ساعت در سال، حوضه آبریز دز با ۹ میلیارد کیلووات ساعت در سال و حوضه آبریز کرخه با شش میلیارد کیلو وات ساعت در سال، بیشترین امکانات تولید برق آبی را دارا می‌باشند و پنج میلیارد کیلووات ساعت باقیمانده آن مربوط به سایر حوضه‌هاست  .

فهرست مطالب
فصل اول
نیروگاههای برق آبی

مقدمه….………….………………………………………………………………1
انتخاب مکان مناسب برای نیروگاههای آبی1…….…………………
1-1-1دسترسی به آب………1.…………………………………………………
1-1-2 ذخیره آب2………………………..……………………………………
1-1-3 ارتفاع آب در پشت سد ایجاد شده2……………………………
1-1-4 بررسی های زمین شناسی2…………………………………….……
1-1-5 میزان آلودگی آب 2……………………………….……………….
1-1-6 میزان رسوب گذاری رود2…………………………….……………
1-6-7 تاثیرات زیست محیطی 2…………………………….……………….
1-1-8 دسترسی به مکان مورد نظر3………………………………………

بخش دوم
-2 پتانسیل های برق آبی رودخانه های ایران 3…………….……..

بخش سوم
دسته بندی نیروگاهها4…………………………………………………..
1-3-1 دسته بندی براساس دبی آب رودخانه4……………………….
الف) نیروگاههای بر روی رودخانه های بدون ذخیره سازی آب
ب) نیروگاههای بر روی رودخانه های جاری با ذخیره سازی آب
ج) نیروگاههای مخزنی
1-3-2 دسته بندی بر اساس نوع بار4……………..……………………
الف) نیروگاه بار پایه
ب) نیروگاه بار حداکثر
ج) نیروگاه تلمبه ذخیره ای

1-3-3 دسته بندی بر اساس ارتفاع ریزش آب5……………….………
الف) نیروگاههای با ارتفاع کم آب : این نوع نیروگاهها5…
ب) نیروگاه با ارتفاع متوسط آب
ج) نیروگاه با ارتفاع آب زیاد

بخش چهارم
پارامترهای اولیه مورد نیاز برای سفارش ژنراتور نیروگاهی5…………………

عملکرد ژنراتور را در حالت خطا
4-1  پریود زیر گذرا6…………………………………………..…………
4-2   پریود گذرا6………..…………..……………………………………
4-3   پریود دایمی7………………….…………………..………………….

فصل دوم
بخش اول
نیروگاه های برق آبی کوچک9………………………..…………………..
2-1 تجهیزات9………………………..….………………………………………

2-1-1 تجهیزات  اصلی

2-1-2 تجهیزات کمکی

بخش دوم
انواع هیدرو ژنراتورهای کوچک9……………………………………….
2-2-1 ژنراتور سنکرون9…………….………………………………..……
2-2-2 انواع تجاری هیدرو توربین های کوچک……………..…..………10
2-2-3 محل کاربرد هیدروتوربین‌های کوچک10…….………..……..……

بخش سوم
توربین های آبی12………………………………….……….………………
2-3 توربین های عمودی12………………………………….…………………………
2-3-1 توربین های عمودی13……………………….………………………

بخش چهارم
دسته بندی توربین ها13……………………………………………………
2-4-1 توربین کاپلان13…………………..…………………………………
2-4-1-1 توربین کاپلان S- type با محور افقی14…………….……..…
2-4-2-1توربین کاپلان بامحورعمودی ودرفت تیوب زانویی15……….
2-4-2 توربین فرانسیس 16……..……….…………………………………
2-4-3 توربین پلتون17……..………………………………………………

فصل سوم
ژنراتور نیروگاه آبی18………………………..…………………………
3-1-1     قاب استاتور19………………………………………………………….
3-1-2  هسته استاتور19………………………..……………………………….
الف- ( یوغYoke )19………………………………………………………
ب- (Teeth دندانه ها)19………………..………………………………
3-1-3  سیم‎پیچ استاتور22…………………………………………………
الف)     کلاف ( چند دور)22…………………………………………..
ب)      Bar (تک دور)22………………………………………………..
3-1-4     روتور24………………………………..…………………………
الف) شفت25……………………………………………………………………

ب) هــاب26……………………………………………………………..(Hub)

ب-1 کاربرد روتور هاب26………….……………………………………
ب-2انواع روتورهاب26………….…………………………………………
3-1-5 حلقه مورق روتور28………………………………..……………….
ج- نحوه قرارگیری قطبها بر روی روتور28………………….………
3-1-6  قطبها32……………………………….………………………………
الف) هسته قطب32……………………………………………………………
الف-1 کفشک قطب32………….………………………………………………
الف-2 بدنه قطب32…….……………………………………………………
ب)   دمپرها32……….………………..…………………………………
3-1-7   یاتاقان‎های کف‎گرد35……….……………………….….……….
3-1-8 یاتاقان‎های هادی36……….……………………….….……………
الف- یاتاقان راهنما37……….…………………………………………
ب- یاتاقان کفگرد37……….………………………………………………
3-1-9 سیستم روانکاری هیدوراستاتیک38…………………….…….…
3-1-10        سیستم  خنک‎کننده43…………….………………………………

3-1-11  واحد ترمز و بالابری46……….………………….……………

بخش دوم
گاورنرها
3-2-1  گاورنر مکانیکی48……………………………..……..……………
3-2-2  گاورنر الکترومکانیکی48……………………………….…………
3-2-3  گاورنر الکترونیکی48………………………….……………………

بخش سوم

3-3 سیگنال‎های ورودی گاورنر48…………………………………………
3-3-1 سیگنال آنالوگ سرعت توربین49………………………….………
3-3-2  سیگنال آنالوگ نشان‎دهنده موقعیت49………….………..……
3-3-3  سیگنال آنالوگ نشان‎دهنده توان خروجی ژنراتور49……..
3-3-4 سیستم کنترل گاورنر49…….…………..……………………………
3-3-5 قسمت هیدرولیکی گاورنر50………………….…..…………………
3-3-5-الف- عمــل‎کننده‎هـــای الکتروهـــیدرولیکی50………..…
3-3-5-ب- واحد تأمین فشار روغن50………..……..………………………

بخش چهارم

4-3  هوایی در ژنراتورهای آبی   فاصل 50…….……..……………….……………

فصل چهارم

حفاظت
1-4انواع سیستم زمین (گراند)51….…….……………………………….……
4-1-1   گراند صاعقهLightning ground)  )51.………………………….
4-1-2 گراند قدرت( Power ground )51……………………….…….…………
4-1-3 گراند سیستم( System ground )51………………….……..…………….
4-1-4 گراندسیستم های الکترونیکی حساس51……………………….…..…..

4-2-2 UPS 51…………..….…..(Uninterruptible Power Supply)

بخش دوم
ویژگیهای گراند
4-2انواع سیستم‌های گراند برای کامپیوترها52…………………….….
1-2-4 ویژگی های سیستم گراند کامپیوتر52……………………..……..…

بخش سوم
سیستم های الکترونیکی حساس55………………………………..…………
3-4 انواع سیستم های الکترونیکی حساس55……………………..………
4-3-1 سیستم ایزوله55……………………..………………………..….…………
4-3-2 سیستم گروهی57……………….……………………………………………
4-3-3 سیستم توزیعی59…….………..………………..………..…………….……
4-3-4 سیستم چندگانه توزیعی60……..….……….…………..…….….….…

بخش چهارم

4-4 چالش های سیستم گراند تجهیزات حساس 62…..……..…………………

بخش پنجم
4-5اینورتر64…………….………..….………..…………………………………
4-5-1 تقسیم بندی اینورتر65……………………………….……………
4-5-2    شکل موج 65…………………….…………………………………………..
3-5-4انواع اینورتر67………….……..…………….…………..….

بخش ششم
کاربردهای اینورتر
4-6 کاربردهای اینورتر 69…….…………………………………………
4-6-1 برق مطمئن 69……….…….………………..……………(Safe AC)
4-6-2 UPS 70……….……………….(Uninterruptible Power Supply)
4-6-2-1 انواع UPS 70……….…………………..…………………………
4-6-2-1-ب سیستم‌های 70……..……..………………………Off-Line UPS
4-6-2-1-ج سیستم‌های Line Interactive 70……….………….…………
4-6-3 جریان‌های سرگردان الکترومغناطیسی72……………………….……

بخش هفتم
جریان نشتی و تاثیرات آن

4-7-1 جریان نشتی74…………….………………………….…………………
4-7-2 تاثیرات جریان متناوب 75……..….……..…………………………
4-7-3 تاثیرات جریان مستقیم 76…….……….………………….………DC
4-7-4 خطر خسارت و آسیب به تجهیزات برقی76…………………….…
4-7-5 تماس مستقیم و غیر مستقیم77………………………..…….………

بخش هشتم
استفاده از قطعات حفاظتی
8-4 قطعات حفاظت درمقابل جریان نشتی78……………………..(RCD)
4-8-1 حفاظت انسان در مقابل تماس مستقیم78…………………….……

4-8-2 حفاظت انسان در مقابل تماس غیر مستقیم78……………..……
4-8-3 حفاظت تجهیزات در مقابل خطر آتش سوزی78……..……..….…

بخش نهم
عملکردکلید محافظ

4-9 عملکرد کلیدهای محافظ جان
4-9-1 آشکارسازی جریان نشتی یا قسمت80…………….(Detection )
4-9-2 اندازه‌گیری جریان نشتی80…………………………………………
4-9-3 واحد قطع مدار یا  80…….………………..…………(Tripping)

بخش دهم

قابل تماس غیر مستقیم
4-10 سیستم زمین تجهیزات الکترونیکی حساس81…..………………….……
4-10-1 کامپیوتر 81…….…..……….…….…..……..…………(computer)
4-10-2 الکترود84…….……….…………………….……….………(electrode)
4-10-3 سیستم زمین قدرت85…………………………….(power system ground)
4-10-4 نول85……………………………………………………………(neutral)
4-10-5 زمین نویزی85……….……………..……….……………(noisy ground)
4-10-6 زمین آرام (Quiet ground یا 85…………………….(Clean earth

بخش یازدهم
تداخل ونویز ناشی از میدان الکترو مغناطیسی86…………………
4-101- تداخل ناشی از میدان الکترو مغناطیسی86………………….…

فصل پنجم
نمونه ای از سدهای مختلف در نقاط مختلف جهان.
5-1 سد بزرگ آسوان88…………….……….………….……………………
5-2 سد هوور(Hoover)88………………………….….……………………
5-3 سد ایتایپو(Itaipu)90……………………………….………………

فصل ششم

مقایسه بین زمان، اوزان و هزینه

6-1 مقایسه بین مدت زمان طراحی و    کار   مهندسی   بر   روی قطعات الکتریکی و مکانیکی هیدروژنراتور92….…

6-2   مقایسه   بین   اوزان   تجهیزات    الکتریکی   و     مکانیکی هیدروژنراتور92………
6-3      مقایسه      بین       هزینه‌های        کارخانه‌ای       ساخت
قطعات الکتریکی و مکانیک هیدروژنراتور93…………………………

فصل هفتم
مزایاومعایب نیروگاههای برق آبی

7-1 مزایای استفاده از نیروگاههای برق آبی94….………………
7-1-1  عمر مفید94…………………………………..…..……………………
7-1-2   سوخت94…………………………………………………
7-1-3  آلودگی94……………..…………………………………………………
7-1-4  هزینه تولید94…………….…………………………………………
7-1-5  زمان راه اندازی94…………………………….……..……………
7-1-7   هزینه نگهداری94……………………………………………………
7-1-8    بازده94………..………………………………………………………
7-1-9   پرسنل94…….….………………………………………………………
7-1-10 صرفه جویی94……….…………………………………………………
7-1-11 سیل ها وسیلاب94….…………………………………………………
7-1-12 کشاورزی94………….………….……..………………………………
7-1-13 محیط زیست94….…….…………………………………………………
7-1-14 فضای تفریحی95….……..……………………………………………
7-1-15 آب مصرفی95….……….……………..……………….………………
7 -2       مشکلات استفاده از نیروگاههای برق آبی95…………….…
7-2-1 هزینه ثابت95…………………………………………………..……
7-2-2 کم آبی95…………………..…………………………..………………
7-2-3 زمان ساخت95…………………………………………..………………
7-2-4 قابلیت نصب95…………………………………………..……………

بخش هشتم

جایگاه انرژی های مختلف96…………………………….…………..………

نتیجه گیری100…………….……………….…………………………………

منابع و مآخذ

فهرست اشکال

شکل 4-3   پریود دایمی (Permanent  )7……….…..….……………….

شکل    2-2-3 محل کاربرد هیدروتوربین‌های کوچک12……………………

شکل 2-4-1-1 توربین کاپلان S- type با محور افقی14…..……………

شکل 2-4-1-1 توربین کاپلان S- type با محور افقی15………………..

شکل  1-1-3    قاب استاتور19……………….….………………………………

شکل3-1-2-الف- هسته استاتور( Stator Core)20…..………….….……

شکل3-1-2-ب-هسته استاتور( Stator Core)21……………….…………..

شکل 3-1-3  سیم پیچ استاتور22………….…….……..……….….…………

شکل    3-1-3  سیم پیچ استاتور24….…….………………………….……….

شکل3-1-4-ب-2-الف انواع روتورهاب روتور(Rotor)27……………….

شکل3-1-4-ب-2-ب انواع روتورهاب روتور(Rotor)27………………..……

شکل3-1-5 حلقه مورق روتور(Rotor Rim)28………………..………….

شکل    ج- نحوه قرارگیری  قطبهابررویروتور29,30…….……….…………

شکل3-1-6  قطبها(Poles)31………………………………………………….

شکل3-1-6 ب)دمپر34…………………………………………………………

شکل3-1-7  یاتاقان‎های کف‎گرد(Thrust Bearing)36…….……………..

شکل3-1-8-الف یاتاقان‎های هادی(Guide Bearing)38…..………….…

شکل3-1-8-ب یاتاقان‎های هادی(Guide Bearing)38………….…….……

شکل3-1-8-ج الکتروپمپ41…………….…..….………..……

شکل3-1-8-د صدمات در ژنراتورها42……………………………………

شکل3-1-10-الف سیستم خنک‎کننده  ( Cooling system)43.…………….

شکل3-1-10-ب تهویه44…………………………………………………………
شکل 3-1-10-ج تهویه44……………………………………….…….…………
شکل 3-1-10-د گردش هوا45……………………………………….………..
شکل 3-1-10-ز گردش هوا45…………….………………………….……….

شکل 3-1-11  نمای یک سگمنت ترمز/جک46………………………….……

شکل1-2-4 نمایی سیستم گراند کامپیوتر53…….……………………….

شکل4-3-1-الف سیستم های ایزوله56……….………………..…………

شکل4-3-1-ب سیستم های ایزوله56………………………………………

شکل4-3-2-الف سیستم گروهی57…………….……………………………..

شکل4-3-2-ب سیستم گروهی58……………………………………….………

شکل4-5اینورتر64………………..………………….……….…………………

شکل4-5-2  تکنولوژی سوئیچینگ نوع پل66……………………………
شکل5-1-2-ب- اینورتر با موج سینوسی تغییر یافته67………….

شکل5-1-2-الف- اینورتر با موج سینوسی خالص68…..………………

شکل4-7-5-الف تماس مستقیم و غیر مستقیم77…………..……..…..……

شکل4-7-5-ب تماس مستقیم و غیر مستقیم77…………….….……….……

شکل6-1 مقایسه بین مدت زمان طراحی و کار92……..………………

شکل6-2 مقایسه بین اوزان تجهیزات الکتریکی ومکانیکی92………….

شکل6-3  مقایسه   بین  هزینه‌های    کارخانه‌ای     ساخت    قطعات الکتریکی و مکانیکی93………….………………………..…………………

جدول3-1-9   سیستم     روانکاری     هیدور   استاتیک    (Hydrostatic

lubrication system)39…………………………………

جدول4-6-2-1-ج ، مقایسه‌ای بین 71………………………….……UPS

جدول4-7-3 تاثیرات جریان مستقیم 76……….………………………DC

جهت دانلود کلیک کنید