کتاب راهنمای به کارگیری پمپ توربین ‌ها

کتاب راهنمای به کارگیری پمپ توربین ‌ها

در نیروگاه های آبی

فهرست کتاب راهنمای به کارگیری پمپ توربین ‌ها

فصل اول / کاربرد پمپ‌ها به‌عنوان توربين

1-1 طرح‌هاي روستايي به منظور تأمين روشنايي خانگي

2-1  تامین برق براي مزارع دور افتاده

3-1  شارژ باتري و ساير مصارف

4-1 پمپاژ آب

فصل دوم / علل کاربرد پمپ توربين‌ها

1-2 به‌کارگيري پمپ محرک مستقيم (direct drive) به‌عنوان توربين

2-2 جريان و ارتفاع مناسب

3-2 غلبه بر محدوديت‌هاي به‌کارگيري پمپ‌توربين

فصل سوم / انتخاب نوع موتور

1-3 نوع پمپ و تناسب آن

2-3 انتخاب کیفیت پمپ

3-3 انتخاب نوع کاسه نمد پمپ

4-3 انتخاب سرعت پمپ

5-3 درک مفهوم ابعاد استاندارد پمپ‌ها

فصل چهارم / منحنی‌های عملکرد پمپ و توربین

1-4 درک مفهوم منحني پمپ به‌عنوان يک پمپ

2-4 به دست آوردن نقطه بهترين بازدهي با اطّلاعات محدود

3-4 درک منحني‌هاي پمپ‌توربين

فصل پنجم / طراحی بخش ساختمان

1-5 شرایط لازم برای مدخل آبگیر (intake)

2-5 طراحی لوله آبرسان (penstock)

3-5  دریچه‌ها یا شیرها

4-5 خروجی سامانه پمپ‌توربین

فصل ششم / طراحی سامانه الکتریکی

1-6 انتخاب نوع ژنراتور و تعداد فازهای آن

2-6 سرعت‌های مربوط به ژنراتور

3-6 کنترل توان الکتریکی خروجی

فصل هفتم / انتخاب پمپ جهت استفاده به‌عنوان توربین در یک سایت خاص

1-7 تطبیق یک پمپ به‌عنوان توربین با شرایط سایت

2-7 روش تست

3-7 کنترل توان خروجی ژنراتور

فصل هشتم / عملکرد پمپ در حالت توربین

1-8 عملکرد پمپ به‌عنوان توربین در سایت

2-8 تنظیمات پمپ‌توربین پس از عملیات نصب

فصل نهم / مطالعات موردی پروژه‌ها

1-9  پروژه تیما – کنیا

2-9 امور عمرانی پروژه

3-9  انتخاب پمپ

4-9 تخصیص ژنراتور

5-9 نصب آزمون و اصلاح

6-9  پروژه کارناتاکا – هندوستان

پیوست الف / عملکرد پمپ به‌عنوان توربین در دبی کم

پیوست ب / عملکرد موازی پمپ‌ها به‌عنوان توربین

پیوست ج / آبگیر سیفونی برای عملکرد متناوب

پیوست د / راندمان معمول موتورهای آسنکرون

پیوست ه / واحدهای تبدیل مربوط به مقدار جریان و ارتفاع

پیوست و / برآورد عملکرد پمپ با استفاده از اندازه‌گیری‌های فیزیکی

پیوست ز / انتخاب قطر لوله آبرسان و محاسبات تلفات ارتفاع  ( افت فشار)

مقدمه مترجمین:

استفاده از نيروگاه­هاي برق آبي كوچك مي­تواند نقش مهمي در پيشرفت كشورهاي درحال توسعه و به ويژه در مناطق روستايي آن‌ها به وجود آورد. از مزاياي نيروگاه­هاي كوچك، كاهش مدت زمان طراحي و ساخت نيروگاه مي­باشد. با اين حال، هزينه­هاي بالاي سرمايه­گذاري اوليه احداث يك نيروگاه و توسعه سريع آن را با محدودیت­هایی مواجه نموده است. براي رفع اين مشكل، ايده استفاده از پمپ­هاي معكوس استاندارد به‌عنوان پمپ­توربین براي توجيه اقتصادي نيروگاه­هاي برق‌آبي كوچك مطرح  می­گردد. با توجه به اقبال عمومي استفاده از پمپ به جاي توربين در پروژه­هاي كوچك، شركت­هاي پمپ­سازي هم با سرمايه­گذاري زياد، نمودارهاي عملكردي پمپ­هاي خود در چرخه توربيني را ارائه نموده­اند. در سال­هاي اخير پروژه­هاي فشارشكن زيادي در كشورهاي اروپايي و آمريكا انجام شده كه از پمپ به جاي توربين استفاده كرده­اند و دليل اصلی استفاده از پمپ صرفه اقتصادي پروژه است. در كشور ما به دليل كوهستاني بودن، زمينه استفاده از پمپ­هاي معكوس براي ايجاد نيروگاه­هاي فشارشكن وجود دارد، چون معمولاً اختلاف ارتفاع قابل ملاحظه­اي بين تصفيه­خانه­ها تا محل مصرف وجود دارد با استفاده از نيروهاي فشارشكن مي­توان در مناطقي كه احتياج به كاهش فشار دارند، از اين فشار مازاد برق توليد كنيم و توجيه اقتصادي پروژه را فراهم نماییم.

کتابی که در اختیار شماست، در واقع  یک راهنمای استفاده از واحدهای پمپ استاندارد به‌عنوان یک جایگزین کم هزینه برای توربین­های آبی معمولی و نسبتاً کوچک است. بطور کلی می­توان از این سیستم­ها به منظور تولید برق در مکان‌های دورافتاده­ای که امکان برق رسانی به آن‌ها ناممکن و یا مواجه با هزینه­های غیر منطقی و گزاف است، بهره برد. از متن این کتاب می­توان به‌عنوان یک کتابچه راهنمای عملی برای مهندسان و تکنیسین­ها و بطور کلی متخصصین ذیربط که مایل به طراحی و نصب طرح­های کوچک برقآبی برای جوامع نسبتاً کوچک و دورافتاده هستند، استفاده نمود. این کتاب برگرفته از تجربه عملی کار میدانی در محل روستا­ها در تعدادی از کشورهای مختلف جهان است که بصورت چکیده­ای مفید و کاربردی گردآوری شده و در اختیار متخصصین مرتبط با طراحی، نصب و راه اندازی نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک با به‌کارگیری سیستم‌های “پمپ به‌عنوان توربین PAT ” قرار می­گیرد.

لذا این مباحث و ایده­های جدید را جهت بهبود روش­های فعلی و مقابله با چالش­های آینده تقویت می­کند.

ضمناً یادآوری می­گردد که ترجمه این اثر خالی از عیب نیست، لذا از کلیه عزیزانی که این کتاب را مطالعه می‌کنند استدعا دارد که در صورت مشاهده نکته یا موردی در خصوص اصلاح این اثر تذکر فرمایید تا در چاپ­های بعدی لحاظ گردد.

پیش‌گفتار

نیروگاه­های آبی میکرو، منبع ارزندة انرژی برای صنایع روستایی و طرح­های برق رسانی به روستاها محسوب می­شوند.

استفاده از انرژی آب از دیرباز در دستور کار بشر قرار گرفته و به‌کارگیری از آن نقش مؤثری در توسعه صنعتی در کشورهای اروپایی و آمریکای شمالی ایفا نموده است.

استفاده و به‌کارگیری از پتانسیل نیروگاه­های برق آبی میکرو می­تواند انرژی مورد نیاز روستاها و تأمین بار مصرفی آن‌ها اعم از روشنایی، انرژی مورد نیاز برای فرآوری مکانیزه مواد غذایی و همچنین تأمین برق مورد نیاز صنایع کوچک روستایی را تأمین نماید.

این کتاب بخشی از تلاش و کوشش در راستای محقق نمودن این هدف بزرگ محسوب می­گردد. این اثر به تولید کنندگان بومی و مهندسانی که قصد توسعه روستاها را در سر دارند کمک می­کند تا با استفاده از یک پمپ استاندارد و تبدیل آن به یک توربین آبی اهداف مربوط به احداث و بهره­گیری از نیروگاه­های برق آبی میکرو را محقق نمایند.

توسعه این فناوری ثمرة همکاری و تلاش گروه ITDG و همکاران و دوستان نویسنده در چند کشور بوده که در آن کشورها اقدام به فعالیت­های طراحی و احداث نیروگاه­های برق آبی میکرو نموده­اند.

همچنین این کتاب یک نمونه عالی و حاصل تجربیات مؤسسات تحقیقاتی کشور انگلستان برای استفاده درکشورهای در حال توسعه محسوب می­گردد.

مقدمه

این کتاب جهت راهنمایی و کمک به افرادی که قصد نصب نیروگاه­های برق آبی میکرو در مناطق مستعد با استفاده از پمپ­های استاندارد به‌عنوان یک توربین متداول با هزینه­های بسیارکم را دارند، تهیه شده است.

انواع روش­ها و تجهیزات مورد نیاز برای اجرای پروژه­ها در این کتاب شرح داده شده است.

لازم به ذکر است که این سامانه­ها از نوع مستقل ازشبکه با ظرفیت­های تولید برق ازW200 تا  kW30 می‌باشند.

اطلاعات و توصیه‌های ارائه شده براساس تحقیقات و فعالیت­های توسعه­ای مشترک بین دانشگاه ناتینگهام ترنت و گروه توسعه فناوری میانی (ITDG) می­باشد.

تحقیقات انجام شده برای ارائه این اثر، برروی استفاده از پمپ­ها و موتورها به‌عنوان توربین و ژنراتور متمرکز شده است.

همچنین این راهنما تکمیل کننده کتاب نیگل اسمیت با عنوان استفاده از موتورها به جای ژنراتور در نیروگاه­های آبی کوچک که توسط انتشارات IT منتشر شده است، می­باشد.

نویسنده کتاب تجربه عملی خود را در حوزه پمپ­توربین­ها در پروژه­هایی که در کشورهای انگلستان، هندوستان، نپال و به ویژه در روستای آقاخان در ناحیه شمالی کشور پاکستان اجرا کرده است را در این کتاب ارائه نموده است.

در نخستین بخش این کتاب کاربرد استفاده از پمپ­ها به جای توربین مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. دلایل استفاده از پمپ به جای توربین نیز در فصل دوم این کتاب مورد بررسی قرار گرفته است.

فصل سوم این کتاب به معرفی و ویژگی­های انواع پمپ­ها پرداخته و در فصل چهارم کتاب منحني­هاي عملکرد پمپ­توربین­ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. قبل از انتخاب پمپ به‌عنوان توربین برای یک سایت خاص، جنبه­های دیگر طرح نیروگاه برق آبی میکرو نیز می­بایست مدنظر قرار گیرد.

طراحی­های مربوط به مهندس عمران و بخش سازه در فصل 5 کتاب مطرح گردیده و مباحث مربوط به طراحی الکتریکی سامانه نیز در فصل 6 ارائه شده است.

روش­های انتخاب پمپ­توربین­ها برای یک سایت مدنظر نیز در فصل 7 این کتاب مطرح شده است. لازم به ذکر است که پس از نصب توربین در محل، ممکن است تست و تنظیمات لازم، عملکرد سامانه را بهبود ببخشد که این موضوع نیز در فصل 8 کتاب ارائه شده است.

فصل آخر کتاب نیز به مطالعات موردی پروژه­ها و بررسی آن‌ها پرداخته است.

پیوست­های مندرج در انتهای کتاب نیز مباحثی اعم از عملکرد پمپ­توربین­ها در دبی کم، عملکرد موازی پمپ­توربین­ها، آبگیر سیفونی برای عملکرد متناوب و سایر مباحث مرتبط با موضوع را مطرح نموده است.