Proiectarea unei microhidrocentrale

Indrumator:Studenti:Prof. dr. ing. Cornel CIUPAN Cristian CRISTEADoruCALACEANSergiu BENE

PACSF 2014

Cuprins

1 Introducere32 Scurt istoric32 Analiza pietei si nevoile clientului43. Identificarea nevoilor clientilor74. Analiza cerintelor si predefinirea produsului95. Dezvoltarea conceptului95.1. Definirea functiilor95.2. Stabilirea constrangerilor95.3. Stabilirea obiectivelor afacerii105.4. Alegerea conceptului105. Proiectarea detaliata13Bibliografie16

1 Introducere

In aceasta lucrare este prezentata proiectarea unei microhidrocentrale, incepand de la studierea pietei, identificarea si analizarea cerintelor clientilor, predefinirea produsului, proiectarea conceptuala, si proiectarea detaliata.Scopul acestei microhidrocentarle, este de a transforma energia hidraulica in energie electrica. Apa folosita la producerea energie este captata dint-un rau sau dintr-un baraj de acumulare la o altitudine mai mare decat pozitia initial a microhidrocentralei. Ea este transportata prin conducte cu o sectiune bine definita la microhidrocentrala. Diferenta de nivel dintre locul de captare si locul de pozitionare creaza o presiune cu ajutorul careia este pusa in miscare turbina care converteste energia apei in energie mecanica. Energia mecanica este transmisa prin intermediul arborelui catre rotor iar acesta produce energie electrica, conform legilor electromagnetice . Printr-o linie de legatura microhidrocentrala este conectata la retea pentru a furniza energia electrica consumatorilor.2 Scurt istoric

Utilizarea apei este cunoscut de mii de ani. De cel putin dou mii de ani apa a fost folosit n foarte multe prti ale lumii,n special pentru mcinarea cerealelor si pentru producerea energiei. n toat Europa si America de Nord au fost construite mori de ap, n primele decade ale revolutiei industriale, pentru a produce energie utilizat ntr-o varietate de scopuri, de la procesarea inului pn la tors si tesut, de la piu si pn la prelucrarea lemnului.Conversia energiei hidraulice n energie electric nu este poluant ,presupune cheltuieli relativ mici de ntretinere, nu exist probleme legate de combustibil si constituie o solutie de lung durat .Centralele hidroelectrice au cele mai reduse costuri de exploatare si cea mai mare durat de viat n comparatie cu alte tipuri de centrale electrice. Exist o experient de peste un secol n realizarea si exploatarea CHE, ceea ce face ca ele s ating niveluri de performant tehnic si economic foarte ridicate. Prima hidrocentrala din lume este Cragside, in Rothbury, Anglia , construita in 1870. Cragside era o casa taraneasca in apropiere de Rothbury . A fost prima casa din lume care a utilizat energia hidroelectrica. In decursul anului 1896 prima centrala combinata hidro si termo din Romania (fig. 1.1) a fost data in exploatare pe valea raului Sadu, fiind denumita Sadu I. Vechea turbina cu ax vertical afost inlocuita in 1905 cu o turbina Francis care a functionat pana in 1929.

Fig. 1.12 Analiza pietei si nevoile clientului

Pentru analiza pietei si identificarea nevoilor clientilor am intocmit un chestionar online cu cateva intrebari simple care ne ajuta in alegerea solutiei optime de proiectare. Chestionarul cu intrebarile si raspunsurile la intrebari sunt prezentate mai jos:

Media sumei este de 3.000 EUR.

Chestionarul s-a realizat pe un esantion de 30 de persoane.

3. Identificarea nevoilor clientilor

In urma completarii chestionarului cu intrebari, am identificat urmatoarele cerinte de proiectare ale unei microhidrocentrale pe un anumit segment de piata: energia produsa va fi utilizata pentru consum propriu si/sau comercializare; puterea turbinei sa fie intre 500 1000 ; debitul asigurat este intre 0.2 0.5 ; diferenta de nivel de 2 200 ; pretul ; sursa apei apa curgatoare; functionarea - cu intreruperi; calitate superioara.

Metoda AHP presupune compararea tuturor cerintelor clientului intre ele. Aceste comparatiisunt prezentate in figura 3.1.

Fig. 3.1 Compararea cerintelor clientului

In figura 3.2 avem prezentate rezultatele aplicarii metodei AHP si prioritatea fiecaruia exprimata in procente.

Fig. 3.2. Rezultate

4. Analiza cerintelor si predefinirea produsului

Primul pas in proiectarea produsului nostru, este formarea unei echipe de specialisti in diferite domenii pentru realizarea unei sedinte de Brainstorming. In urma analizei cerintelor s-a stabilit ca produsul sa indeplineasca urmatoarele conditii:

interschimbabilitate; montare usoara; materiale rezistente; materiale anticorozive; greutate redusa; functionare silentioasa; costuri reduse de intretinere; indeplinirea conditilor de siguranta in functionare.

5. Dezvoltarea conceptului

5.1. Definirea functiilor sa produca energie electrica sa permita intreruperea functionarii posibilitatea furnizarii energiei in reteaua nationala permiterea mutarii usoare

5.2. Stabilirea constrangerilor sa contina material anticorozive sa cantareasca 40 Kg usor de asamblat sa nu necesite echilibrare sa functioneze silentios5.3. Stabilirea obiectivelor afacerii cresterea productivitatii reducerea costurilor castigare cota de piata maximizare profituri deschiderea mai multor filiale

5.4. Alegerea conceptului

Fig. 5.1.

In urma identificarii nevoilor clientilor si analiza pietei, am ales ca solutie optima proiectarea unei turbine de tip PELTON, deoarece satisfice toate cerintele conform diagramei din fig.5.1. Turbinele de tip Pelton pot produce intre , debitul de apa sa fie cuprins intre iar diferenta de nivel cuprinsa intre .

Am realizat 3 variante constructive de turbine prezentate mai jos.

Varianta I: - turbin cu cupe simple

Varianta II: -turbina cu cupe duble si scobitura, corp comun cu butucul

Varianta III: -turbina cu cupe duble cu scobitura, detasabile

5. Proiectarea detaliata

Am ales varianat cea mai optima ca fiind varianta III deoarece: cupele nu sunt corp comun cu butucl si atunci avem interschimbabilitate; datorita formei piciorusului cupei turbina nu necesita echilibrare aliniinduse circular pe un canal; cupa este impartita in doua pentru a mari forta impulsiva; sectiunea circular deschisa a varfului cupei si canalul de pe spatele acesteia permite ca jetul de apa sa loveasca cupa potrivita pentru a produce putere maxima; fixarea cupei pe butuc se face cu un singur surub.

Folosind software-ul de proiectare Catia V5R21 am realizat modelul 3D. Acesta a fostintocmit dupa rezultatele obtinute aplicand metodele mentionate in capitolele anterioare. In figurile de mai jos este prezentat rezultatul final.

Fig. 5.1. Vedere din fata

Fig. 5.2

Bibliografie

1. Ciupan Cornel, Curs Proiectare Totala.2. http://www.apweb.ro/microhidrocentrale.htm3. http://www.ubi-therm.ro/html/consultanta.html4. http://www.hye.ro/index.php/content/microhidrocentrale-165. http://www.lpelectric.ro/ro/products/hydro/turbine_ro.html6. http://www.lpelectric.ro/ro/products/hydro/turbine_ro.html7. Software: CATIA V5R212