自己动手做水电站：如何建造一个自主的小型水电站

安装水力发电厂的条件

尽管水力发电机产生的能源具有诱人的廉价性，但重要的是要考虑水源的特性，即您计划将其资源用于自己的需求。事实上，并非每条河道都适合小型水电站的运行，尤其是全年运行，因此保留连接到集中式干线的能力并没有什么坏处

毕竟，并不是每条河道都适合小型水电站的运行，尤其是全年运行，所以能够连接到中央储备干线并没有什么坏处。

一些优点和缺点

单个水力发电站的主要优势是显而易见的：廉价的设备可以产生廉价的电力，甚至不会危害自然（不像阻止河流流动的水坝）。尽管该系统不能被称为绝对安全，但涡轮机的旋转元件仍然可以伤害水下世界的居民甚至人。

为防止事故发生，水电站必须用栅栏围起来，如果系统完全被水遮住，必须在岸上安装警告标志。

小型水电站的优点：

1. 与其他“免费”能源（太阳能电池板、风力涡轮机）不同，水力系统可以不受一天中的时间和天气的影响而工作。唯一能阻止他们的是水库结冰。
2. 要安装水力发电机，不必有一条大河 - 即使在小（但很快！）溪流中也可以成功使用相同的水车。
3. 安装不排放有害物质，不污染水，几乎无声地工作。
4. 对于容量高达 100 kW 的小型水力发电厂的安装，不需要许可证（尽管一切都取决于地方当局和安装类型）。
5. 多余的电力可以卖给附近的房子。

至于缺点，电流强度不足会成为设备生产运行的严重障碍。在这种情况下，有必要建造辅助结构，这会带来额外的成本。

如果附近河流的势能通过近似计算不足以产生足够实际使用的电量，则值得关注建造风力涡轮机的方法。风车将作为一个有效的补充

测量水流的强度

为了考虑安装站的类型和方法，首先要做的是测量所选水源的水流速度。

最简单的方法是将任何轻的物体（例如，网球、一块泡沫塑料或钓鱼浮标）降低到急流上，并用秒表记录它游到某个地标所需的时间。标准游泳距离为10米。

如果水库离家较远，可以建导流渠或管道，同时注意高低差

现在您需要将经过的距离（以米为单位）除以秒数——这将是当前的速度。但是，如果获得的值小于 1 m / s，则需要架设人工结构以通过高度差来加速流动。

这可以借助可折叠的水坝或狭窄的排水管来完成。但是如果没有好的电流，水电站的想法就不得不放弃了。

自己动手做的微型水电站

水电站的设计相当复杂，所以可以自己建一个小水电站，既可以节省电力，也可以为普通家庭提供能源。下面是两个实施自制水电站的例子。

如何用自行车制作小型水力发电厂

这个版本的水力发电站非常适合骑自行车旅行。它小巧轻便，但能够为小溪或河岸上的小营地提供能量。由此产生的电力足以用于夜间照明和为移动设备充电。

要安装车站，您需要：

• 自行车的前轮。
• 用于为自行车灯供电的自行车发电机。
• 自制刀片。它们是由铝板预先切割而成。叶片的宽度应为 2 至 4 厘米，长度应为从轮毂到轮辋。可以有任意数量的刀片，它们需要放置在彼此相同的距离处。

要启动这样一个站，将轮子浸入水中就足够了。浸入深度是通过实验确定的，从车轮的大约三分之一到一半。

如何建立一个基于水车的微型水电站

为了建造一个更强大的永久使用站，将需要更耐用的材料。金属和塑料元素最适合，它们更容易保护免受水生环境的影响。但是，如果木部件用特殊溶液浸渍并涂上防水涂料，它们也适用。

车站需要以下物品：

• 来自电缆的钢卷筒（直径 2.2 米）。转子轮由它制成。为此，将滚筒切成小块并在 30 厘米的距离处再次焊接。刀片（18 片）由鼓的残余物制成。它们以 45 度角焊接到半径上。为了支撑整个结构，框架由角落或管道制成。轮子在轴承上旋转。
• 车轮上装有链条减速器（齿轮比应为四）。为了更容易将驱动轴和发电机轴连接在一起，并减少振动，旋转是通过旧车的万向节传递的。
• 该发电机适用于异步电动机。应另加一个系数约为 40 的齿轮减速器。那么对于一个 3000 转/秒的三相发电机，总减量系数为 160，转数将减少到 20 转/分钟。
• 将所有电气设备放入防水容器中。

所描述的源材料很容易在垃圾填埋场或朋友那里找到。对于用研磨机切割钢桶和焊接，您可以支付专家费用（或自己做所有事情）。因此，容量高达 5 kW 的水力发电站将花费少量费用。

从水中取电并不难。以国产水电站为基础建设自主供电系统，维护电站正常运行，保障周边人畜安全，难度较大。

应用领域和优势

使用油站的一种替代方法是使用压缩机型装置。但是，如果我们比较这些类型的装置，则用于液压驱动的液压动力装置具有许多优势。

1. 由于此类设备的尺寸更紧凑，因此在运输、安装和操作上花费的资金要少得多。
2. 在液压油站的运行过程中，消耗的能源要少得多，这也导致财务成本的降低。
3. 与压缩机设备相比，油站具有更高的生产率和使用效率。
4. 区分此类设备的广泛多功能性使您可以将其连接到各种类型和容量的设备。
5. 与压缩机设备相比，油站在运行过程中发出的噪音要小得多。
6. 由于易于使用和维护，无需吸引经过专门培训的高素质人员来使用此类设备。

作为液压弯管机一部分的泵站

自然地，水力发电厂用于装备安装了液压驱动器的设备。事实上，在这些设备的帮助下，几乎可以为任何目的启动一个机制。这就是液压式油站成功应用于许多领域的原因。此类设备的技术能力和多功能性使其可用于：

• 静态型液压工具；
• 电气安装设备；
• 动态型液压工具；
• 铁路和建筑设备；
• 渣浆泵和泵；
• 钻井设备；
• 注塑机；
• 冲压设备；
• 借助它们举起和移动笨重的负载的设备；
• 配备试验台；
• 各种用途的技术设备。

车床油站

它们使用液压式油站，泵送和净化油，以及润滑和冷却设备的工作元件，用于各种用途。在需要测试管道系统、液压设备、液压缸和各种设备的情况下，油站非常活跃。

如果我们谈论最活跃地使用液压油站的活动领域，那么这应该包括：

• 机械工业;
• 冶金;
• 活力;
• 建造;
• 农业;
• 运输部门。

寻找合适的水

最近，我看到一个短视频，展示了在一个普通的印度村庄，一所西方大学的学生如何决定制作一个迷你水电站。那片荒野没有电，年轻人都在逃往城市，但如果你给居民点灯会发生什么？村里没有这样的河流，但有一个水库。一个盛有大量水的天然碗位于村庄的略上方。学生们想到了什么？

他们用他们聪明的头脑意识到，既然这里没有来自大自然的流动，它可以被创造出来！在雇工的手中，安装了一根直径一米的有盖长管，一端靠近水库，另一端——在下面，通入一条流动缓慢的小河。由于高差，蓄水池里的水顺着管道冲下来，越来越快，在出口处已经形成了一股相当强大的水流，靠在微型水电站的叶片上。封闭水库水的管道从山坡上流下，风景如画，仿佛一条巨大的蟒蛇从上到下缓缓爬行，它的大小让当地人感到恐惧。我想用手触摸它，感受它，感受它的力量。

如果印度村庄也有类似的东西，那么为什么不尝试在俄罗斯村庄做同样的事情呢？如果附近没有湍急的河流，但有水库，那么建造小型水电站也是可能的。你只需要看地形，但有一点很清楚：水库——不管是自然的还是人工的——应该位于比安装水电站的地方更高的地方。如果高度差异很大 - 更好！水流会自上而下变得更强，这意味着接收到的电力的可能功率会增加。

无需购买昂贵的管道来组织人工水流。你可以自己动手做一种排水沟，让水库里的水沿着它加速。首先，最好采取任何一般的临时方法，旧管道，尽管暂时直径很小，并建造一个从位于上方的水库中排水的试验版本。因此可以测量流速（我之前已经写过如何做到这一点）。如果附近有快速流动的河流，则无需建造水坝或排水沟，或人为地创造水流。串、螺旋桨、Dardieu 转子或水轮形式的迷你 HPP 可以毫无问题地安装在这些地方。

保护建筑物很重要。如何？在小型水电站前，应安装网状防护屏，或扩散器，以便沿河漂浮的树木碎片，甚至整根原木，以及活鱼和死鱼，各种垃圾，不要落在涡轮叶片上，而是飘过去

加兰水电站

这种类型的微型水电站是一根拉长在通道上并固定在支撑轴承中的电缆。在其上，以花环的形式悬挂并刚性固定小尺寸和重量的涡轮机（液压转子）。它们由两个半圆柱体组成。由于轴的对齐，当降低到水中时，会在其中产生扭矩。这导致电缆弯曲、拉伸并开始旋转。在这种情况下，可以将电缆比作用于传输动力的轴。绳索的一端连接到变速箱。电力通过电缆和液压割炬的旋转传递给它。

几个“花环”的存在将有助于增加车站的力量。它们可以相互连接。即使这样也不会大大提高这个HPP的效率。这是这种结构的缺点之一。

这种类型的另一个缺点是它给他人带来的危险。这种车站只能在人烟稀少的地方使用。警告标志是强制性的。

微型水力发电站的组成部分

• 带有通过轴连接到发电机的叶片的水轮机
• 发电机。设计用于产生交流电。附在涡轮轴上。发电电流的参数可能相对不稳定，但在风力发电过程中不会出现电涌等现象；
• 水轮机控制单元提供液压单元的启动和关闭、发电机连接到电力系统时的自动同步、控制液压单元的运行模式和紧急停止。
• 镇流器负载单元，设计用于消耗消费者当前未使用的电力，可以避免发电机和监控系统的故障。
• 充电控制器/稳定器：设计用于控制电池的充电，控制叶片的旋转和电压转换。
• 电池组：一种存储容量，其大小决定了由它供电的对象自主运行的持续时间。
• 逆变器，逆变器系统用于许多水力发电系统。在存在电池组和充电控制器的情况下，液压系统与使用可再生能源的其他系统没有太大区别。

迷你PSP

上世纪中叶，英国发明家阿尔文·史密斯提出了一种波浪式小型抽水蓄能电站的原创设计。该装置基于两个能够相对移动的浮子。上层随波荡荡，下层借助链子和锚与海床相连。使用在阿基米德力和重力作用下膨胀和折叠的伸缩管，根据海平面自动调整上浮子位置的高度，海平面由于潮汐而不断变化。浮子之间是一个“泵站”（一个带有双作用活塞的气缸，可在上下移动时泵送水）。它为土地，为山提供水。在山上，他们布置了一个水池，水在其中积聚，并在高峰时段被释放回海中，沿途旋转水轮机。

该工厂能够将海水提升到高达 200 m 的高度并产生 0.25 MW 的功率。

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俄罗斯的自然条件非常有利于小水电的发展，以目前的信息水平和各种材料，只要有合适的河流，工匠们甚至可以用自己的双手制作微型水电站或流。因此，小水电站作为替代能源，有机会在我国再次普及。

典型的水电站示意图

1. 坦克
2. 泵
3. 压力过滤器
4. 吸滤器
5. 排水过滤器
6. 安全阀门
7. 液压阀

坦克

液压油箱用于储存在液压系统中循环的工作流体，从中释放空气并对其进行部分冷却。在设计罐体时，必须保证工作流体的正常吸入和脱气条件。油箱的尺寸和形状与液压驱动器中的温度状况密切相关，因为在液压系统运行期间释放的部分热能通过油箱壁传递到环境中。在生产过程中，所有储罐都经过强制性泄漏测试，并使用耐热油的特殊技术和材料进行后续喷漆。有一个可视液位指示器来控制液压油箱中的液位。流体通过位于液压油箱底部的排放孔或水龙头排放。我们开发了各种设计和尺寸的液压油箱，您可以在目录的相应部分找到这些油箱。

泵

液压泵是液压动力元件，它将驱动轴的旋转机械能转换为工作流体流的液压能，通过管道供应给液压马达。用于将液压流体泵入系统的最常见类型的泵单元是在齿轮泵的基础上制造的。工作压力范围从 2 到 310 bar，性能从 0.5 到 100 l/min（泵的标准范围）和高于 100 l/min。高达 5000 升/分钟。 （根据要求提供）。此类解决方案广泛用于移动和工业技术。下一种类型的抽油机是叶片泵。与齿轮泵相比，这种类型的泵提供更均匀的流量和更高的生产率。工作压力范围稍低，很少超过 160 bar（进口行业生产 210 bar 或更高的泵）。叶片泵可以生产为单流和双流，具有固定和可调节的容量，以及用于安装附加泵（例如齿轮泵）的通轴。这种类型的泵在机床制造和液压驱动中很常见，应用范围很广。带有轴向柱塞泵的泵组的特点是结构紧凑，重量轻。由于使用具有小径向尺寸的工作体，因此具有相对小的惯性矩，在这种机器中实现了快速速度控制的可能性。此外，轴向柱塞泵的优点包括能够在高压（高达 400 bar）和高效率值（高达 95%）下运行。在这种类型的机器的缺点中，应该注意固体成本、设计的复杂性以及显着的进给脉动。轴向柱塞泵最广泛地用于以高切换频率在中等和重型外部负载模式下运行的机器的液压驱动。可以制造带有由一台电动机驱动的 2-3 个管道泵的单元，这使得可以减小系统的尺寸并使用各种性能和压力的组合来解决广泛的问题。

微水电的优缺点

家用迷你水电的优点包括：

• 设备的生态安全（保留鱼苗），无需淹没大面积造成巨大物质损失的区域；
• 所接收能量的生态清洁度。对水的性质和质量没有影响。水库既可用于渔业活动，也可作为人口的供水来源；
• 发电成本低，比火电厂发电便宜几倍；
• 所用设备的简单性和可靠性，以及离线操作的可能性（作为供电网络的一部分和外部）。它们产生的电流在频率和电压方面满足GOST的要求；
• 车站全寿命至少40年（大修前至少5年）；
• 用于产生能源的资源取之不尽用之不竭。

微型水电的主要缺点是对水生动物群的居民相对危险，因为。旋转的涡轮叶片，特别是在高速水流中，会对鱼或鱼苗构成威胁。有条件的缺点也可以被认为是对技术的有限使用。

关于小型水电站的种类

小水电在发展的今天，是节约能源的绝佳方案。小型水电站的发电机可以在商店购买，也可以自己制作。

总的来说，制造 SHPP 有几种选择：

1. 水轮。它是一个大滚筒，刀片放置在圆形表面之间。垂直于水流安装。浸入水中大约刀片宽度的一半。涡轮叶轮设计可提供为给定水流设计的叶片，但这些设计很复杂，最好从商店购买。
2. 转子达里亚。这种小型水力发电站配备有具有垂直定位的旋转轴的机构。用来转换电能。由于结构元件之间的流体流动，会产生压力。她的工作效果让人联想到适航的水翼艇。该原理应用于风力涡轮机的设计。
3. 加兰水电站。在垂直于河流的电缆上，放置了轻型涡轮机，外观类似于花环。电缆起到轴的作用，旋转运动被传递到发电机。水产生的流动驱动转子，转子帮助旋转电缆。
4. 螺旋桨。转子垂直放置，就像在风力发电厂的设计中一样，并起到螺旋桨的作用。与空气装置不同的是，该装置的叶片宽度较小，其尺寸可小至2厘米，这样可以保证较高的转速和最小的阻力。对于大的高速水流，也可以使用其他尺寸。螺旋桨的运动是由水的上升力提供的，而不是由它的压力提供的。它可以比作飞机机翼。叶片相对于水流的运动是垂直的，而不是沿着水流。

便携式水电站使用方便，设计简单。

小型水电站的优势

小水电站有很多优点：

• 微型水轮机运行安静，无噪音；
• 运行过程中无有害物质排放到大气中；
• 不会以任何方式影响水的质量特性；
• 不依赖于外部条件；
• 小型水力发电厂在白天不间断地发电；
• 甚至可以使用很小的流来确保工作；
• 如果有多余的能源，可以出售并获得收入；
• 为确保水力发电厂发电，无需颁发许可证。

如今，俄罗斯的小水电站享有前所未有的普及。它们很容易自己制作，或者您可以在商店购买。小水电是一项有利可图的业务。

缺陷

除了优点外，小水电站还有一些缺点：

1. 一个花环小水电站给别人带来了危险：运动部件隐藏在水中，电缆很长。
2. 效率低。
3. 转子达里亚。这种水发生器很难制造。

建议在称量所有正反面后安装小型 HPP

做出正确的选择很重要：做什么样的设计才能保证作品的效果

私人住宅的微型水力发电站

不断上涨的电价和缺乏足够的容量使家庭对免费可再生能源的使用产生了相关问题。与其他可再生能源相比，微型水力发电厂很受关注，因为与风车和太阳能电池具有相同的功率，它们能够在相同的时间内产生更多的能量。他们使用的一个自然限制是缺乏河流

如果你家附近有一条小河流过，一条溪流，或者湖泊溢洪道有海拔变化，那么你就具备了安装小型水电站的所有条件。花在购买上的钱将很快得到回报 - 无论天气条件和其他外部因素如何，您都将在一年中的任何时候获得廉价电力。

表明 SHPPs 使用效率的主要指标是水库的流量。如果速度小于 1 m/s，则需要采取额外的措施来加速它，例如，做一个变截面的旁路通道或组织一个人为的高度差。

此外，确定农场所需的功率和通道的几何特征。在选择安装的微型水电站的类型和设计时，所有这些指标都被考虑在内。