بررسی اثرات اقتصادی و فنی پوشش داخلی لوله‌های مسیر انتقال آب در تولید نیروی برق-آبی و اهمیت محاسبات افت هد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار بخش مهندسی آب، دانشکده کشاورزی دانشگاه باهنر کرمان

10.22125/iwe.2020.120731

چکیده

با توجه به حیاتی بودن مسأله آب در مناطق خشک، همچنین توزیع غیریکنواخت منابع آبی و مراکز مصرف آن، انتقال آب از اهمیت خاصی برخوردار است. گزینه استفاده از پتانسیل انرژی برق-آبی در طرح­های انتقال آب با مسیرهایی با حرکت ثقلی می­تواند برای اقتصادی­تر کردن این نوع طرح­ها مورد بررسی قرار داده شوند. هد خالص و دبی مستقیما در پتانسیل­های تولید این انرژی نقش دارند. در این مقاله مسأله اهمیت هد خالص با درنظر گرفتن مولفه­های مؤثر در آن، شامل ابعاد لوله و کیفیت پوشش داخلی آن، مورد ارزیابی قرار داده شد. در این راستا برای طرح انتقال آب از سد صفارود جهت تأمین بخشی از آب شرب شهر کرمان که در حال اجرا می­باشد، گزینه­های مربوط به مؤلفه­های انرژی و مخصوصا نقش کمتر دیده شده پوشش داخلی، به عنوان یک معیار مهم در تصمیم­گیری برای توجیه اقتصادی کل طرح، مورد مطالعه قرار داده شد. به این منظور استفاده از دو نوع پوشش داخلی "ملات ماسه سیمان" در حالت اجرای استاندارد و اجرای غیر استاندارد و "اپوکسی" از دیدگاه فنی و اقتصادی مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در صورت استفاده از پوشش اپوکسی ظرفیت تولید برق تا 2/1 مگاوات نسبت به حالتی که از پوشش ملات ماسه سیمان استفاده شده باشد، بالا می­رود که در نتیجه افت هد کمتر آب است. بنابراین مسأله جدار داخلی لوله و حتی نحوه اجرای آن باید در کنار سایر معیارهای طراحی و اجرا مد نظر قرار گیرد. همچنین، باتوجه به طولانی بودن خطوط انتقال آب، دقت محاسبات افت هد می­تواند به طور قابل توجهی توجیه اقتصادی چنین طرح­هایی را تحت تأثیر قرار دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Economical and Technical Effects of Pipe Internal Coating on Hydro Power Generation and the Importance of Head Loss Calculation

نویسنده [English]

  • Marzie Samare Hashemi
Assistant Professor, Department of agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]

Considering the vital role of water all over the world particularly in arid areas and the non-uniform distribution of resources and water users, inter basin water transmission projects are becoming more and more important. To economize water transmission projects, using the potential of hydropower energy could be considered an effective option. Gross head and discharge play important roles in potential of power generation. In this paper the importance of gross head considering its effective factors, pipe size, internal coating, are evaluated. The water transmission project from Safaroud dam to Kerman is considered as a case study in which internal coating as the main component of head issue is particularly evaluated as the important criteria to make decision for economic aspects of the projects. Also, using both cement lining (standard and non-standard) and epoxy as internal coating are compared technically and economically. The results show an increase of about 1.2 MW in power generation capacity in case of using epoxy which is caused by decreasing friction factor and head loss. As a result, pipe internal coating and even how implementing has to be considered an important criterion in design and implementation of projects. In addition, considering the long paths in water transmission projects, accuracy of head loss calculation can significantly affect the economic justification of such a projects.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Epoxy
  • Head Loss
  • Hydro Power
  • pipe internal coating
  • cement lining
سازمان برنامه بودجه وزارت نیرو. 1377. پوشش جدار لوله­های فولادی با ملات ماسه سیمان، نشریه شماره 173، معاونت امور فنی، دفتر امور فنی و تدوین معیارها.
شاه­منصوری، م. ر.، پور مقدس، ح.، شمس خرم آبادی، ق. 1382. بررسی نشت ریزآلاینده­های ناشی از خوردگی داخلی لوله­ها در شبکه­های توزیع آب شهری مجله پژوهش در علوم پزشکی. 8. 3:30-34.
لطف الهی یقین، م. ع.، کاردان، ن. 1392. بهینه­سازی لوله انتقال آب فشار قوی سد بتنی شهریار با استفاده از الگوریتم اجتماع مورچه ها. نشریه دانش آب و خاک، 23. 1: 57-69.
 
AWWA (American Water Work Association) C210, Standard for Liquid-Epoxy Coatings and Linings for Steel Water Pipe and Fittings.
Bracken, L.J., Bulkeley, H.A., Maynard, C.M. 2014. Micro-hydro power in the UK: The role of communities in an emerging energy resource. Energy Policy. 68: 92-101.
BS) British Standard) 6920. Suitability of non-metallic materials and products for use in contact with water intended for human consumption with regard to their effect on the quality of the water.
Griffin, R. C. 2006. Water resource economics: the analysis of scarcity, policies, and projects, The MIT Press. Cambridge. Massachusetts.
Farshad, F., Rieke, H., Garber, J. 2001. New developments in surface roughness measurements, characterization, and modeling fluid flow in pipe. Journal of Petroleum Science and Engineering. 29: 139–150.
Joliff, Y., Belec, L., Aragon, E. 2013. Influence of the thickness of pipeline coating on internal stresses during the manufacturing process by finite element analysis. Computational Materials Science. 68: 342–349.
Karjalainen, T. P., Järvikoski, T. 2010. Negotiating river ecosystems: Impact assessment and conflict mediation in the cases of hydro-power construction. Environmental Impact Assessment Review. 30.5: 319-327.
Paish, O. 2002. Small hydro power: technology and current status. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 6.6: 537-556.
Singhal, M. K., Kumar A. 2015. Optimum Design of Penstock for Hydro Projects. International Journal of Energy and Power Engineering. 4.4: 216-226.
Tchoquessi Diodjo, M.R., Belec, L., Aragon, E., Perrin, F.X., Bonnaudet, M., Lanarde, L., Meyer, M., Joliff, Y. 2013. Numerical modelling of pipe internal stresses induced during the coating process – Influence of pipe geometric characteristics on stress state, Materials and Design 52, 429–440.
Walker, G.M., Albadarin, A.B., McGlue, A., Brennan, S., Bell, S.E.J. 2016. Analysis of friction factor reduction in turbulent water flow using a super hydrophobic coating, Progress in Organic Coatings. 90: 472–476.
Wang, D., Cullimore, R., Hu Y., Chowdhury, R. 2005. Biodeterioration of asbestos cement (AC) pipe in drinking water distribution systems. International Biodeterioration & Biodegradation. 65. 810-817.
Yang, X-H., Zhu, W-L., Lin Z, Huo, J-J. 2005. Aerodynamic evaluation of an internal epoxy coating in nature gas pipeline, Progress in Organic Coatings. 54. 73–77.
Yang, W., Norrlund, P., Saarinen, L., Yang, J., Guo, W., Zeng, W. 2016. Wear and tear on hydro power turbines – Influence from primary frequency control. Renewable Energy. 87.1: 88-95.