Operación y mantenimiento de microcentrales hidroeléctricas. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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La operación y mantenimiento de la microcentral hidroeléctrica deberá realizarse de acuerdo con el manual de instrucciones de la microcentral hidroeléctrica. Con el fin de monitorear constantemente el estado de la microcentral hidroeléctrica, así como los parámetros del agua, los propietarios de la microcentral hidroeléctrica deben llevar un registro de inspección y observación de la microcentral hidroeléctrica. Esta revista contiene datos de inspecciones (observaciones y mediciones) de equipos y estructuras hidráulicas de microcentrales hidroeléctricas, parámetros del agua, tanto en el río como en estructuras hidráulicas de microcentrales hidroeléctricas.

Las instrucciones de operación pueden ser proporcionadas al propietario de una micro HPP, ya sea por la persona (o contratista) que construyó esta instalación, o desarrolladas directamente por el propietario mismo (si la construcción de la micro HPP se llevó a cabo de manera independiente).

El manual de funcionamiento de una micro HPP debe contener la siguiente información:

• lista de estructuras hidráulicas, su propósito y funciones operativas;
• lista de equipos, su propósito y funciones operativas;
• características de los materiales de las estructuras hidráulicas (tipo de material del que está hecha la estructura, etc.);
• pasaporte técnico e instrucciones de funcionamiento de la unidad hidráulica (proporcionados por el fabricante de la unidad hidráulica);
• el procedimiento para operar una microcentral hidroeléctrica: en condiciones normales de operación, cuando se saltan inundaciones y crecidas, durante un período de heladas, en condiciones de emergencia;
• requisitos de seguridad para la operación de micro HPP;
• el procedimiento para la preparación y reparación de estructuras hidráulicas y la unidad hidroeléctrica de una micro central hidroeléctrica;
• fechas aproximadas: el comienzo y el final de la inundación; la aparición de lodos; congelación del agua en el río;
• características de flujo de una turbina hidráulica (hidroturbinas);
• lista y diseño de todos los instrumentos de control y medición (KIP);
• Metodología para realizar mediciones de instrumentación.

A continuación, se encuentran las disposiciones generales para la operación de micro HPP, que contienen disposiciones aplicables a la mayoría de las micro HPP del tipo de desvío. A su vez, estas disposiciones generales deberán ser complementadas, según el tipo de microcentral hidroeléctrica, su capacidad y características hidráulicas específicas.

El procedimiento para operar una microcentral hidroeléctrica

1. Iniciar y detener

1.1 Al momento de la puesta en marcha de la micro UHE, es necesario llenar la balsa de presión con agua al volumen que asegure el funcionamiento de la unidad hidroeléctrica, así como la tubería de presión. En el momento del llenado de agua, estas estructuras hidráulicas no pueden suministrar agua a la turbina.

1.2. Para llenar las estructuras hidráulicas con agua, es necesario abrir la compuerta (compuertas) de la estructura de toma de agua y garantizar la toma de agua en el canal de desviación. La entrada de agua al canal de derivación se asegura abriendo la compuerta de la estructura de toma, que proporciona el llenado necesario del canal de derivación y el paso del caudal de agua requerido.

1.3. Si el canal de desvío y/o la tubería forzada contienen desbordamientos o un sistema para descargar el exceso de agua, entonces se puede extraer agua a dicho canal de desvío con las compuertas de entrada totalmente levantadas. Sin embargo, en este caso, hay que recordar que el paso de un gran caudal de agua puede provocar la erosión de las estructuras hidráulicas de tierra.

1.4. Llenar la estructura de toma de agua con agua hasta un nivel en el que sea posible el funcionamiento de la unidad hidroeléctrica de una micro central hidroeléctrica debería ser una señal para abrir el suministro de agua a la cámara de la turbina. IMPORTANTE: en el momento en que se abre el suministro de agua a la cámara de la turbina, es necesario asegurarse de que no entren desechos, arena y piedras en la cámara de la turbina con el agua del depósito de presión. El caudal de agua suministrado a la turbina durante el arranque no debe exceder el 20 por ciento del caudal nominal de la unidad hidráulica con un aumento gradual del caudal hasta el 50 por ciento del caudal nominal de la unidad hidráulica. Este caudal se suministra a la turbina durante el tiempo especificado en las instrucciones de funcionamiento del grupo hidráulico. Al mismo tiempo, la unidad hidráulica funciona sin carga durante el período de arranque.

1.5. Arranque y parada de una turbina hidráulica, operación y mantenimiento (en el ejemplo de una turbina radial-axial HLD260-LJ-28 con una potencia de 30 kW). La marca del modelo significa lo siguiente:

• HL - turbina hidráulica de flujo mixto;
• D260 - modelo de impulsor;
• L - eje vertical;
• J - cámara espiral de metal;
• 28 - diámetro nominal del impulsor (28 cm).

Preparación preoperatoria

1) Comprobar si la salida del canal de descarga se encuentra a la profundidad requerida bajo el agua (según los requisitos de la unidad hidráulica).

2) Compruebe si todas las piezas giratorias están en movimiento.

3) Verifique que los pernos y tuercas estén apretados.

4) Verificar si el nivel de aceite está en el nivel adecuado (según los requisitos de la unidad hidráulica).

5) Comprobar si todas las piezas a lubricar están suficientemente lubricadas.

6) Verifique si hay objetos cerca de la máquina que puedan bloquear el movimiento de sus partes individuales.

7) Verifique el tablero de distribución y el cableado.

8) Abra la cerradura superior (bloqueo) y verifique si hay alguna fuga de las conexiones de la tubería de presión.

Lanzar

1) Abra la puerta principal para que la voluta comience a llenarse de agua. Luego encienda el manómetro y el manómetro de vacío.

2) Gire lentamente el volante de control de velocidad, ponga en marcha la paleta piloto y deje la máquina en ralentí hasta alcanzar la velocidad deseada. ATENCIÓN: es necesario asegurarse de que la velocidad no exceda los límites permitidos.

3) Mire el medidor de frecuencia para ver si es estable a 50 Hz. Cuando la unidad alcance los valores normales, aumente gradualmente la carga y ponga el controlador de velocidad en modo de autocontrol.

4) El grado de apertura del distribuidor de agua debe coincidir con la carga del generador de energía. Se ajusta mediante la palanca de control de velocidad, teniendo en cuenta la velocidad de rotación del generador.

Prueba de funcionamiento de la turbina hidráulica

Antes de poner en funcionamiento la turbina, es necesario hacerla funcionar en modo de prueba y controlar el buen funcionamiento de todas sus partes.

1) De acuerdo con el arranque de la hidroturbina, primero permita que la velocidad de rotación de la unidad alcance la mitad del valor requerido. Haga funcionar la turbina sin carga durante 4 horas. Supervisar si hay algún fenómeno imprevisto en el funcionamiento de la unidad. Si todo es normal, aumente la velocidad de revoluciones al valor requerido y déjelo en funcionamiento continuo durante otras 4 horas.

2) Después de hacer funcionar correctamente la turbina sin carga, aumente gradualmente la carga alternativamente en un 25 %, 50 %, 75 % y hasta la carga completa. Una vez que se alcanza la carga completa, la unidad debe probarse durante 72 horas (carga completa). Vigile de cerca el funcionamiento de todas las partes de la unidad. Registre el estado operativo de la unidad cada hora. Si todo está en orden, ponga la unidad en pleno funcionamiento. Sin embargo, si se detectan fenómenos inesperados durante la prueba, es necesario detener inmediatamente la unidad, identificar y eliminar su causa.

Detención de la turbina hidráulica

1) Cierre el sistema de distribución de agua.

2) Apague a los consumidores.

3) Cierre la válvula de entrada de agua.

4) Apague el manómetro y el manómetro de vacío.

5) Limpie el exterior de la unidad.

6) Cuando la unidad se detiene por mucho tiempo, o cuando se congela, es necesario abrir la válvula de drenaje ubicada en la parte inferior de la cámara espiral, drenar el agua acumulada y limpiar la acumulación de impurezas.

Parada de emergencia

Si ocurren las siguientes situaciones durante la operación de la unidad, es necesario suspender inmediatamente su operación y hacer una entrada apropiada en el registro de operación:

1) La potencia de la unidad ha disminuido significativamente.

2) El generador o controlador de velocidad está fuera de servicio.

3) Vibraciones agudas de la unidad o ruidos inusuales.

4) El rodamiento se ha sobrecalentado.

5) La unidad "funciona" hacia los lados (si el controlador de velocidad está en modo de autocontrol, lleve la operación a ralentí y luego deténgala).

2. Procedimiento operativo en condiciones normales de funcionamiento

2.1. La operación de las estructuras hidráulicas debe asegurar el suministro ininterrumpido de agua desde la estructura de toma de agua hasta el canal de derivación en la cantidad que asegure la operación de la unidad hidráulica bajo carga. Un exceso significativo de suministro de agua al canal de desvío puede conducir a peligrosos lavados aguas abajo.

2.2. Para evitar daños al canal de desviación (especialmente si el canal es de tierra), no se debe permitir un cambio muy rápido en el nivel del agua en el canal (por ejemplo, se debe aplicar un gran volumen de agua abruptamente).

2.3. Para evitar la erosión de las riberas, no se permite el paso de caudales de agua superiores al volumen permitido.

2.4. Para evitar que entre aire en la cámara de la turbina, no se debe permitir que disminuya el nivel de agua establecido en el depósito de presión. La entrada de aire en la cámara de la turbina es un fenómeno muy peligroso y puede provocar un golpe de ariete en la turbina. En caso de formación de embudos en la superficie del agua en la estructura de presión, es necesario reducir el flujo de agua a la turbina y/o aumentar la entrada de agua en la estructura de entrada.

2.5. Si el depósito de agua está equipado con un rebosadero de agua y/o un dispositivo de descarga, entonces se puede aumentar el suministro de agua. Esto permitirá tener un suministro de agua en caso de un fuerte aumento en el consumo de agua por parte de la unidad hidroeléctrica y proporcionar una limpieza parcial de la basura que flota en la superficie.

2.6. Operación y mantenimiento de turbinas hidráulicas:

1) Verifique periódicamente la estanqueidad de varias partes de la unidad.

2) Verifique periódicamente el apriete de todas las tuercas y pernos.

3) Supervisar la capacidad de servicio y la movilidad de todas las partes móviles de la unidad.

4) Mida periódicamente la presión del agua en la cámara espiral y el vacío en el canal de descarga, mientras registra los datos de medición en el registro de trabajo.

5) Asegúrese de que no se forme corrosión por cavitación en las palas del impulsor.

6) Rellene regularmente aceite lubricante en los lugares requeridos de la unidad.

7) Se recomienda realizar una inspección técnica y mini-reparación de la unidad cada tres meses, y una vez al año realizar una revisión mayor. Se requieren inspecciones significativamente más frecuentes de piezas clave como el impulsor, los cojinetes, etc.

8) El arranque, la operación y la parada de la unidad deben realizarse en estricta conformidad con el procedimiento prescrito.

9) Si ocurre un mal funcionamiento durante el funcionamiento de la unidad, es necesario realizar una grabación inicial.

10) El sitio de producción debe mantenerse limpio. Repuestos, lubricantes y consumibles, las herramientas deben estar presentes sin falta.

2.7. La persona que opera la micro UHE debe asegurar una inspección visual diaria de las estructuras hidráulicas y la unidad hidroeléctrica de la micro UHE, ingresando la información de los resultados de la inspección en el Diario de Inspección y Observación de la Micro UHE. El registro debe contener la siguiente información:

• la fecha de la inspección;
• datos sobre la medición del nivel y volumen de agua en estructuras hidráulicas;
• información sobre la presencia de escombros en los mecanismos de retención de basura y la necesidad de limpiar los mecanismos de escombros;
• información sobre la presencia de sedimentos en las trampas y la necesidad de limpiarlas;
• información sobre los daños detectados en las estructuras hidráulicas de las micro UHE;
• fecha de cierre de la microcentral hidroeléctrica y las causales que motivaron tal suspensión;
• otra información proporcionada para su inclusión en el Diario de Inspección y Observación de Micro HPP de acuerdo con las instrucciones.

En invierno, se debe ingresar en el registro la información sobre la formación de hielo en las estructuras hidráulicas y la presencia (o ausencia) de lodos.

3. Protección de la tubería de presión y la turbina contra la basura.

3.1. Durante el funcionamiento de una microcentral hidroeléctrica, es necesario garantizar la protección de los equipos de la turbina frente a la basura flotante (vegetación leñosa, hierba, residuos domésticos flotantes, etc.).

3.2. El sistema de protección micro HPP contra la basura debe contemplar la instalación de mecanismos de retención de basura en todas las estructuras hidráulicas a lo largo del recorrido del movimiento del agua desde la estructura de toma de agua hasta las tuberías de presión. Para proteger las microturbinas HPP de la basura que ha entrado en el depósito de presión, el agua del depósito de presión, antes de entrar en la tubería de presión, debe pasar por rejillas de retención de basura.

3.3. El diseño y construcción de la estructura de toma de agua de una microcentral hidroeléctrica (en una microcentral hidroeléctrica de tipo derivación) se lleva a cabo de tal manera que se asegure que la mayor parte de la basura sea limpiada por el flujo de agua hacia el río, evitando que la basura entre en el canal de desviación.

El diseño del depósito de presión debe contemplar un sistema de organización del agua de tal manera que el flujo principal de agua dirija la basura hacia el conducto de desagüe.

3.4. La limpieza de los dispositivos de retención de basura debe realizarse con regularidad para evitar una disminución en el volumen de agua suministrada a la turbina. En el momento de la inundación, la limpieza de los dispositivos de retención de basura debe realizarse con más frecuencia que durante el funcionamiento normal de la micro HPP.

3.5. Si se genera una gran cantidad de escombros en el río en el que se construye la microcentral hidroeléctrica, para evitar daños a la microcentral hidroeléctrica, está permitido detener el funcionamiento de la microcentral hidroeléctrica antes del final. del período de inundación. En este caso, se suspende la toma de agua de la instalación de toma de agua (esta acción, por regla general, es aceptable solo para micro HPP del tipo de derivación) y se detiene el funcionamiento del equipo de la micro HPP.

3.6. La información sobre la limpieza de estructuras hidráulicas de escombros se ingresa en el registro de inspección y observación de microcentrales hidroeléctricas.

4. Control de sedimentos

4.1. Las dificultades en el funcionamiento de las microcentrales hidroeléctricas suelen surgir debido a la sedimentación de las estructuras hidráulicas y al importante desgaste abrasivo de los impulsores de las turbinas. El diseño y construcción de estructuras hidráulicas para micro centrales hidroeléctricas debe incluir la construcción de varios tipos de trampas para piedras, limo y arena.

4.2. Las principales medidas de control de sedimentos son:

• realizar obras de protección de riberas para evitar la destrucción y erosión de las riberas del canal de derivación;
• instalación de trampas para piedras, arena y limo en el recorrido del agua desde la estructura de toma hasta la tubería forzada;
• remoción periódica de sedimentos en trampas y, en su caso, en las estructuras hidráulicas correspondientes.

4.3. Si la eliminación de sedimentos puede provocar la entrada de arena, y más aún de piedras, en la tubería de presión, entonces es necesario suspender el funcionamiento de la microcentral hidroeléctrica durante la limpieza de estructuras hidráulicas de sedimentos.

4.4. La limpieza de trampas y estructuras hidráulicas de sedimentos debe llevarse a cabo regularmente. La frecuencia de limpieza depende de la tasa de obstrucción de las estructuras hidráulicas y de las trampas de sedimentos instaladas en ellas. Teniendo en cuenta las características naturales e hidrológicas de los ríos, así como las diferencias entre las microcentrales hidroeléctricas entre sí (la ausencia de casi dos microcentrales hidroeléctricas idénticas), el propietario de una microcentral hidroeléctrica debe determinar de forma independiente la frecuencia de limpieza de las microcentrales hidroeléctricas de sedimentos

4.5. La información sobre la limpieza de estructuras hidráulicas de sedimentos se ingresa en el registro de inspección y observación de microcentrales hidroeléctricas.

5. Saltar inundaciones (inundaciones)

5.1. Cada año, antes del inicio del período de inundación, el propietario de la micro UHE debe determinar la lista de medidas necesarias para el normal paso de las inundaciones de primavera (aumentaciones).

5.2. En el caso de una HPP de tipo desviación, una condición importante para el paso efectivo de las inundaciones es una estructura de toma de agua diseñada y construida adecuadamente. La instalación de la estructura de toma de agua se lleva a cabo de tal manera que no se encuentre en el camino de la inundación. Debe ubicarse en la curva interior del río para que el flujo de la inundación principal golpee la orilla opuesta del río y no directamente en la estructura de toma.

5.3. Destrucción de estructuras hidráulicas por inundaciones debido al ingreso de caudal de agua descontrolado al canal de derivación. La entrada de caudal de agua descontrolado como consecuencia de una inundación puede producirse cuando se forma un nuevo canal (adicional) aguas arriba de la microcentral hidroeléctrica o en caso de un aumento del caudal del río. Para prevenir tal situación, es necesario realizar trabajos de fortalecimiento de la ribera del río en los lugares de posible erosión, donde se puede formar un nuevo cauce, lo que conducirá a la destrucción de estructuras hidráulicas y equipos de microcentrales hidroeléctricas.

5.4. En el caso de pequeñas microcentrales hidroeléctricas con una unidad hidráulica relativamente pequeña, tiene sentido desmontarla y trasladarla a un lugar seguro.

5.5. El diseño y construcción de estructuras hidráulicas para micro UHE debe tener en cuenta la información sobre las crecidas que se tenía previamente en el río sobre el que se supone la construcción de una micro UHE. Esta información se puede obtener de la población local y de los servicios pertinentes (Ministerio de Situaciones de Emergencia, Departamento de Recursos Hídricos, servicios de riego). A medida que se acumule la experiencia de atravesar inundaciones, se deben introducir cambios en el procedimiento operativo de las microcentrales hidroeléctricas durante las inundaciones en las instrucciones de funcionamiento de las microcentrales hidroeléctricas.

5.6. Después del paso de las inundaciones, todas las estructuras hidráulicas, especialmente los anclajes aguas abajo, así como los equipos, deben ser inspeccionados, identificados los daños y fijado el plazo para su eliminación.

5.6. La información sobre las inundaciones, sus fechas de inicio y finalización, así como los resultados de su paso, se ingresan en el registro de inspección y observación de las microcentrales hidroeléctricas.

6. Funcionamiento a temperaturas negativas

6.1. Cada año, antes del inicio de un período de temperaturas negativas, es necesario determinar una lista de medidas para el normal transcurso de este período.

6.2. Antes del período de temperaturas negativas, es necesario verificar:

• disponibilidad para la operación de puertas destinadas a operar en el período invernal, así como la capacidad de servicio de los sellos;
• disponibilidad de dispositivos de descarga de lodos, mecanismos de limpieza de rejillas (si los hay);
• capacidad de servicio de dispositivos para calentar y aislar puertas, rejillas, ranuras, partes incrustadas y mecanismos de elevación;
• capacidad de servicio de la instrumentación;
• herramientas y dispositivos (rastrillos, palas, etc.).

También es necesario identificar personas para la eliminación de hielo, lodos las XNUMX horas y preparar para operar en invierno las instalaciones en las que se encuentra la unidad hidráulica para evitar la congelación de equipos e instrumentos.

6.3. Las compuertas y estructuras hidráulicas, durante un período de temperaturas negativas, están sujetas a inspección diaria por congelamiento.

6.4. No se debe permitir la formación de una congestión mínima debido al hielo y las masas de hielo en el canal de desviación y la cuenca de presión. Cuando se forma hielo en estructuras hidráulicas, es necesario realizar inmediatamente trabajos para eliminarlo de las estructuras.

6.5. La lucha contra los lodos y el hielo debe realizarse de las siguientes maneras

• instalación para el período invernal de rejillas con grandes luces entre las varillas.
• eliminación de lodos y hielo de la estructura de presión. La extracción puede realizarse parcialmente a través del conducto de residuos (si lo hay), teniendo cuidado de que el conducto de residuos no se obstruya;
• eliminación de lodos y hielo por parte de personas utilizando diversos tipos de dispositivos: rastrillos, horcas, palas, etc.;
• es posible instalar calefacción eléctrica en las rejillas de retención de basura para evitar la formación de hielo en ellas.

6.6. Para evitar el bloqueo de las parrillas con lodos y hielo flotante, lo que puede provocar una disminución del volumen de agua que ingresa a la turbina, es necesario limpiar constantemente la parrilla. Se permite que el lodo pase a través de la rejilla.

6.7. Para el libre movimiento de lodos a lo largo del canal de desvío, se deben tomar las siguientes medidas:

• la microcentral hidroeléctrica no debe operar a carga máxima;
• todos los obstáculos que impidan el movimiento suave y uniforme de los lodos deben ser removidos para evitar la formación de congestión en la derivación.

6.8. El registro de inspección y observación de micro HPPs debe indicar los lugares en el canal de desvío donde ocurre una glaciación rápida, para el desprendimiento oportuno de hielo a fin de evitar la formación de atascos de hielo.

6.9. En caso de parada de una microcentral hidroeléctrica durante un período de temperaturas negativas, es necesario:

• drene el agua de la cámara de la turbina y la tubería de presión;
• cerrar el acceso de agua a estas estructuras y mecanismos;
• cerrar la compuerta en la estructura de toma de agua con el cese del suministro de agua al canal de derivación.

Estas medidas se llevan a cabo para evitar la falla de la unidad hidráulica y la tubería de presión.

Mantenimiento de estructuras hidráulicas

Las tareas de mantenimiento son:

• mantenimiento operativo continuo de estructuras hidráulicas (inspecciones, eliminación de defectos menores, remoción de escombros y vegetación, limpieza de zanjas, limpieza de nieve en invierno, etc.);
• seguimiento de estructuras, realizando los estudios y peritajes necesarios;
• identificación de defectos, cuya eliminación requiere trabajos de reparación;
• mantenimiento de la documentación técnica para la evaluación del estado de las estructuras.

7. Mantenimiento de estructuras hidráulicas

7.1. Durante la operación de una microcentral hidroeléctrica, con el tiempo, pueden aparecer daños por cavitación (daños causados ​​por el agua) en las superficies de concreto en forma de rebajes, cárcavas, grietas, etc. Esto ocurre debido al impacto dirigido de los flujos de agua a ciertos lugares. Al realizar trabajos de reparación en dichas superficies, se deben eliminar todos los daños que se hayan producido (las paredes se alisan, las partes de refuerzo sobresalientes (debido a fragmentos de hormigón desprendidos) deben cortarse al ras de la superficie de hormigón o sellarse a su estado original.

Si se encuentran grietas en el cuerpo de la estructura, es necesario determinar las causas de su aparición y realizar trabajos de reparación para eliminarlas.

7.2. Durante la operación de estructuras hidráulicas hechas de materiales del suelo, es posible la formación de cárcavas, grietas, deslizamientos de tierra, hundimientos, lavado del suelo, es necesario determinar las causas de su aparición y realizar los trabajos de reparación correspondientes.

7.3. En los canales de derivación, es necesario eliminar todos los obstáculos que restringen el tramo de trabajo del canal y provocan pérdidas de carga a lo largo del canal: restos de pilotes no eliminados, soportes de puentes temporales, restos de barreras de reparación, ataguías, taludes de taludes sin cortar, etc.

7.4. Si el canal atraviesa asentamientos, es necesario contar con bajantes para la toma de agua doméstica, dotados de medidas de seguridad adicionales en caso de caída de personas al agua. La elección de los puntos de toma de agua debe acordarse con la organización explotadora y las autoridades locales.

7.5. Las estructuras a lo largo de la ruta de derivación (seleduks, tuberías de flujo de lodo, descargas de aguas pluviales, zanjas de tierras altas y otras) deben limpiarse rápidamente de sedimentos y sedimentos y mantenerse en buen estado de funcionamiento.

7.6. Las paradas planificadas de las microcentrales hidroeléctricas deben utilizarse para inspeccionar las estructuras hidráulicas, limpiarlas de sedimentos y escombros, y también para realizar trabajos de reparación.

8. Fallos de funcionamiento frecuentes y formas de eliminarlos (en el ejemplo de una turbina radial-axial HLD260-LJ-28 con una potencia de 30 kW)

Autores: Kartanbaev B.A., Zhumadilov K.A., Zazulsky A.A.

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