Выбор гидротурбогенератора: измерение напора и расхода воды

Чтобы определить, пригодна ли река для выработки электроэнергии и какой размер гидротурбогенератора является подходящим, первым шагом является измерение двух ключевых параметров: напора и расхода воды. Эти два параметра определяют мощность выработки энергии и служат основой для выбора и расчёта стоимости гидротурбогенератора.

Для измерения не требуются профессиональные инженеры; достаточно мобильного телефона и ведра.

Измерение напора

Напор — это вертикальная высота между входным отверстием и точкой установки гидротурбогенератора. Он измеряется в метрах. Существует два типа напора: общий напор и полезный напор.

Брутто-напор — это вертикальный перепад между уровнями воды в верхнем и нижнем бьефах, то есть теоретическая общая разность высот; чистый напор — это фактически используемый перепад для гидротурбогенератора. Из-за потерь на трение при протекании воды по водозаборной трубе (напорному трубопроводу) чистый напор всегда несколько меньше брутто-напора. Это служит основой для расчёта фактической выработки электроэнергии.

Существует три основных распространённых метода измерения:

Мобильное приложение — высотомер

Включите функцию измерения высоты на своём мобильном телефоне (на iPhone можно использовать встроенное приложение «Компас»; на смартфонах Android можно бесплатно скачать приложение-высотомер). Запишите высоту в заранее определённой точке забора воды, затем пройдите к заранее определённой точке установки гидротурбины и снова запишите показание. Разница между двумя значениями — это напор воды. Этот процесс занимает всего около двух минут. Повторные измерения и усреднение результатов позволяют снизить погрешность.

Манометр

Если водопроводная труба уже установлена, манометр можно подключить к её концу. Закройте клапан, чтобы остановить течение воды в трубе. Показание манометра в этот момент соответствует избыточному давлению. Соотношение пересчёта: 1 бар ≈ 10 метров водяного столба, 1 МПа ≈ 100 метров водяного столба. Когда клапан открыт и гидротурбина работает в штатном режиме, значение, отображаемое манометром, — это чистый напор воды.

Уровнемер или GPS

Если условия на месте позволяют, наиболее точным методом измерения разности уровней воды между верхним и нижним бьефами является использование уровня. В качестве альтернативы для измерения можно также использовать GPS-устройство с функцией измерения высоты.

Измерение расхода

Расход — это объём воды, протекающей за единицу времени; обычно измеряется в кубических метрах в секунду (м³/с) или литрах в секунду (л/с). Только зная расход, можно правильно выбрать подходящий гидротурбогенератор. В зависимости от размера водного источника существуют два практических метода измерения.

Метод ведра: подходит для потоков с небольшим расходом

Для небольшого расхода это самый простой и точный метод:

● Используйте камни или деревянные доски, чтобы направить воду к одному выходу;

● Поместите под выходом ведро известной ёмкости и с помощью секундомера на мобильном телефоне замерьте время, необходимое для его наполнения;

● Расход = Ёмкость ведра / Время наполнения (с).

Например, если ведро объёмом 20 л наполняется за 4 секунды, то расход воды составляет 20 / 4 = 5 л/с. Важно отметить, что для получения более точного и надёжного результата следует выполнить несколько измерений и усреднить их.

Метод поперечного сечения: применим для каналов с большим расходом воды

Если расход воды слишком высок и использование ведра неудобно, можно применить метод поперечного сечения для измерения расхода воды (в этой ситуации также вполне целесообразно использовать гидротурбинный генератор большего размера):

● Измерьте площадь поперечного сечения: умножьте ширину канала на глубину воды, чтобы получить площадь A (м²). Если форма канала неправильная и её трудно измерить целиком, его можно разделить на несколько участков, измерить каждый отдельно, а затем сложить полученные значения.

● Измерьте скорость потока: бросьте листья или другие плавающие предметы на поверхность воды и зафиксируйте время, необходимое им для прохождения определённого расстояния (например, 10 м). Разделите расстояние на время, чтобы получить скорость потока V (м/с).

● Формула для расчёта расхода воды: Q = площадь поперечного сечения A × скорость потока V.

Аналогично, здесь также следует выполнить несколько измерений и вычислить их среднее значение.

После измерения напора воды и расхода мы предоставим вам полученные данные и подберём наиболее подходящий гидротурбинный генератор.