星期日,三月13 2011:19 09

水力發電

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幾千年前,人類就學會了利用自來水的能量。 一個多世紀以來,一直使用水力發電。 大多數人將水力的使用與河流築壩聯繫起來,但水力發電也可以通過利用潮汐來產生。

水力發電業務跨越廣闊的地形和多種氣候,從北極永久凍土到赤道雨林。 發電廠的地理位置將影響可能存在的危險條件,因為侵襲性昆蟲和動物,甚至有毒植物等職業危害因地點而異。

加氫站一般由 捕獲大量的水,一個 溢洪道 以可控的方式釋放多餘的水 發電廠. 堤防 和其他水容器和控制結構也可能是水力發電站的一部分,儘管它們不直接參與發電。 動力室包含引導水通過渦輪機的導電通道,渦輪機將水的線性流動轉換為旋轉流動。 水要么通過渦輪機的葉片落下,要么水平地流過它們。 渦輪機和發電機相互連接。 因此,渦輪機的旋轉引起發電機轉子的旋轉。

水流產生的電勢是水的質量、水下落的高度和重力加速度的乘積。 質量是可用水量及其流速的函數。 電站的設計將決定水的高度。 大多數設計從大壩頂部附近吸水,然後在底部將水排放到現有的下游河床中。 這優化了高度,同時保持合理和可控的流量。

在大多數現代水力發電站中,渦輪發電機都是垂直放置的。 這些是這些車站主​​樓層上方突出的熟悉結構。 然而,幾乎所有的結構都位於主樓層可見的下方。 這包括發電機坑,下面是渦輪機坑和進氣管和排氣管。 這些建築物和導水通道有時會進入。

在老式車站中,渦輪發電機是水平放置的。 渦輪機的軸從牆上伸出到發電廠,在那裡它連接到發電機。 發電機類似於一個非常大的老式開箱式電動機。 為了證明該設備的設計和建造質量,一些世紀之交的設施仍在運行。 一些現代車站採用了舊車站設計的更新版本。 在這樣的站中,水道完全包圍渦輪發電機並且通過穿過水道的管狀外殼獲得入口。

發電機轉子的繞組中保持磁場。 該領域的電力由鉛酸電池組或充滿苛性鹼的鎳鎘電池組提供。 轉子的運動及其繞組中存在的磁場會在定子繞組中感應出電磁場。 感應電磁場提供提供給電網的電能。 電壓是由流動的水產生的電壓。 為了將電壓(即電壓)保持在恆定水平,需要改變流經渦輪機的水流。 這將在需求或條件發生變化時完成。

電流會導致電弧,例如在轉子中的勵磁器組件中。 電弧會產生臭氧,即使濃度很低也會對消防水帶中的橡膠和其他材料產生不利影響。

水力發電機產生非常高的電流和高壓。 發電機的導線連接到單元變壓器,並從該單元變壓器連接到電源變壓器。 電力變壓器提高電壓並降低遠距離傳輸的電流。 低電流最大限度地減少了傳輸過程中因發熱而造成的能量損失。 一些系統使用六氟化硫氣體代替傳統的油作為絕緣體。 電弧會產生比六氟化硫危險得多的擊穿產物。

電路包括可以快速且不可預測地將發電機從電網中切斷的斷路器。 一些裝置利用一股壓縮空氣來斷開連接。 當這樣一個單元啟動時,它會產生極高水平的脈衝噪音。

行政和車站運作

大多數人都熟悉水力發電的管理和電站運營方面,這通常會創建該組織的公眾形象。 電廠管理部門力求確保電廠提供可靠的服務。 管理包括涉及業務和技術職能以及管理的辦公室人員。 站操作人員包括工廠經理和主管,以及過程操作員。

加氫是一種過程操作,但與化學工業等其他過程操作不同,許多加氫站沒有操作人員。 發電設備由遠程控制操作,有時需要遠距離操作。 幾乎所有的工作活動都發生在工廠和設備的維護、修理、改造和升級過程中。 這種運行模式需要有效的系統,可以將控制從能源生產轉移到維護,以防止意外啟動。

危害和管理結構

傳統上,電力公司作為“自下而上”的組織進行管理。 也就是說,組織結構傳統上提供了一條從入門級職位開始到高級管理層的向上流動路徑。 橫向進入組織的人相對較少。 這意味著電力公司的監督和管理人員可能會經歷與目前擔任初級職位的個人相同的工作條件。 這樣的組織結構可能會影響潛在的工人接觸危險因素,尤其是那些具有慢性累積影響的因素。 例如,考慮噪聲。 目前擔任管理職位的員工在從事有職業性噪音暴露的工作時,他們自己可能會遭受嚴重的聽力損失。 他們的聽力損失可能不會在公司的聽力測試計劃中被發現,因為此類計劃通常只包括那些目前在工作中暴露於高噪音環境中的員工。

發電設備維護

發電設備的維護分為兩種主要類型的活動:電氣維護和機械維護。 雖然這兩種類型的工作可能同時並肩進行,但執行這些工作所需的技能和工作是完全不同的。

維護可能需要關閉和拆除一個單元。 進水口的水流由閘門控制。 Headgates 是鋼結構,被降低到進水通道中以阻止水流。 阻塞流動允許水從內部通道排出。 水輪機出口處的靜止水位(導流管)低於渦殼和水輪機轉輪葉片的水位。 這允許訪問這些結構。 蝸殼是一種錐形的螺旋形結構,它以均勻的方式引導水流圍繞渦輪轉輪流動。 水從蝸殼流出,通過引導水流的導向葉片和控制體積的活動葉片(導葉)。

需要時,可以將發電機和渦輪機從它們的正常位置移除並放置在發電廠的主樓層上。 重新塗漆或脫脂以及修理和更換繞組、軸承、制動器或液壓系統可能需要拆除。

有時,轉輪的葉片、導葉、導流葉片以及蝸殼和尾水管中的導水結構都會因氣蝕而受到損壞。 當水中的壓力低於其蒸氣壓時,就會發生氣穴現象。 發生這種情況時,會形成氣泡,這些氣泡引起的湍流會侵蝕水接觸到的材料。 可能需要通過焊接或通過修復和重塗鋼材和混凝土表面來修復損壞的材料。

如果鋼結構被腐蝕,也可能需要維修和重新塗漆。

危害性

水力發電存在多種危害。 其中一些危害是該行業所有員工共有的,而其他危害僅限於從事電氣或機械維護活動的人員。 表 1 和表 2 總結了可能出現的大部分危險,其中還總結了預防措施。

表 1. 控制水力發電中選定的化學和生物危害的暴露

曝光

在哪裡可以找到

受影響的工人

控制方法

研磨粉塵
(爆破)

粉塵可能含有噴砂材料和油漆粉塵。 1971 年之前使用的油漆可能含有多氯聯苯。

機構
保養
工人

-粉塵控制系統
-個人保護設備
-呼吸系統防護
-個人衛生措施
-醫療監督(視情況而定)

石棉

石棉可能存在於發電機制動器、管道和電氣絕緣、噴塗塗料、石棉水泥和其他產品中; 暴露取決於易碎性和接近來源。

電氣維護
工人、機械
保養
工人

-採用當前涉及石棉的工作的最佳實踐-
包含產品。
-個人保護設備
-呼吸系統防護
-個人衛生措施
-醫療監督(視情況而定)

電池
爆炸
製品

電池組中端子之間的短路可能會導致爆炸和火災以及暴露於電解液的液體和氣溶膠中。

電氣維護
工人

- 電池端子和非絕緣導體的屏蔽
- 確保在該設備周圍工作的安全條件的實踐和程序

塗層
分解
製品

排放物可能包括:一氧化碳、含鉛的無機顏料和其他鉻酸鹽以及油漆樹脂的分解產物。 多氯聯苯可能在 1971 年之前被用作增塑劑。多氯聯苯在加熱時會形成呋喃和二噁英。

機構
保養
工人

-局部排氣通風
-呼吸系統防護
-個人衛生措施
-醫療監督(取決於塗層的成分)

在水和廢水處理系統中連接/斷開氯氣瓶時可能會發生氯氣暴露。

運營商

- 在使用氯氣鋼瓶時遵循氯氣行業指南
-逃生呼吸器

脫脂
溶劑

電氣設備的脫脂需要溶劑具有易燃、溶劑化和快速揮發而不留殘留物的特殊性能; 符合這些特性的溶劑具有揮發性,可能造成吸入危害。

電氣維護
工人

-局部排氣通風
-個人保護設備
-呼吸系統防護

柴油機
尾氣排放

排放物主要包括二氧化氮、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫和來自動力室中運行的車輛或發動機的含有多環芳烴 (PAH) 的微粒。

所有工人

- 禁止汽車和卡車在建築物內行駛。
- 本地排氣系統在源頭收集廢氣
-排氣系統上的催化轉化器

昆蟲遺骸

一些昆蟲在車站周圍的快速水域繁殖; 交配後,成蟲死亡,屍體腐爛變乾; 有些人會出現過敏性呼吸道
對灰塵中的物質過敏。

 

 

排水後,生活在水道中的昆蟲幼蟲可能會試圖通過產生線狀繩索將其身體降低到剩餘的水中; 由於這些材料變乾,一些人可能會對粉塵產生過敏性呼吸道敏感性。

所有工人



 

 

 

 


維修工

- 在快速流動的水域中度過部分生命的昆蟲由於建造了一個
加氫站。 這些生物可能會利用空間站的水道作為替代棲息地。 來自乾燥遺骸的灰塵會引起過敏性致敏。

- 控制措施包括:
不吸引飛蟲的照明
窗戶、門和建築圍護結構開口處的紗窗。
真空清潔去除屍體

油和潤滑劑

油和液壓油塗在轉子和定子的繞組上; 與熱表面接觸的碳氫化合物分解會產生多環芳烴 (PAH)。 暴露可以通過吸入和皮膚接觸發生。 皮膚接觸可引起皮炎。

電氣維護
工人、機械
保養
工人

- 個人防護裝備(視情況而定)

臭氧

轉子和其他電氣設備中的電弧產生的臭氧可能會造成暴露問題,具體取決於與源的接近程度。

所有工人

-維護電氣設備以防止拉弧

油漆煙霧

油漆氣溶膠含有噴漆和稀釋劑; 液滴和蒸氣中的溶劑可形成易燃混合物; 樹脂體係可包括異氰酸酯、環氧樹脂、胺、過氧化物和其他反應性中間體。

油漆儲存和混合區域以及油漆間可能存在溶劑蒸汽; 噴塗過程中,密閉空間內會形成易燃混合物。

旁觀者、畫家

-噴漆房
-個人保護設備
-呼吸系統防護
-個人衛生措施
-醫療監督(視情況而定)

多氯
聯苯 (PCB)

直到 1970 年代初,多氯聯苯才被用於電絕緣液; 原始液體或殘留物可能仍存在於電纜、電容器、變壓器或其他設備中; 接觸可通過吸入或皮膚接觸發生。 使用過程中的火或極端高溫會將多氯聯苯轉化為呋喃和二噁英。

電氣維護
工人

-個人保護設備
-呼吸系統防護
-醫療監督(視情況而定)

六氟化硫
和故障
製品

六氟化硫的電弧擊穿會產生毒性相當大的氣態和固態物質。

大量六氟化硫釋放到路基空間會置換大氣,造成缺氧。

電氣維護
工人

-局部排氣通風
-個人保護設備
-呼吸系統防護
-醫療監督(視情況而定)

焊接和釬焊

焊料中的鎘、鉛、銀




工作主要涉及碳鋼和不銹鋼; 鋁焊接可能會發生。 需要堆焊來修復氣蝕造成的腐蝕。
排放物包括:保護氣體和焊劑、金屬煙霧、臭氧、二氧化氮、可見光和紫外線能量。

電器類
保養
工人

 

 

機構
保養
工人

-局部排氣通風
-個人保護設備
-呼吸系統防護
-個人衛生措施

-醫療監督(取決於基本金屬和線材或棒材中金屬的成分)

 

表 2. 控制水力發電中選定的化學和生物危害的暴露

曝光

在哪裡可以找到

受影響的工人

控制方法

尷尬的工作
姿勢

長時間以尷尬的姿勢工作會導致肌肉骨骼損傷。
結構中的凹坑和開口周圍存在墜落危險。

所有工人

- 設計反映人體工程學原理的設備
- 肌肉調理、舉重和背部護理訓練
-選擇工作實踐以盡量減少肌肉骨骼損傷的發生

密閉空間

大壩、控制結構、控制閘門、導水通道、發電機和渦輪機械包含許多坑、污水坑、水箱和其他封閉和部分封閉的空間,這些空間可能會缺氧,可能會限制危險氣氛,或可能包含其他危險條件。

所有工人

-空氣檢測裝置
-便攜式通風系統
-個人保護設備
-呼吸系統防護

溺死

溺水可能發生在前池(進水區)或尾水道(排水區)或其他區域快速流動的水中。 在春季、秋季和冬季的幾個月裡,高緯度地區會出現極冷的水。

所有工人

-人員收容屏障
-防墜落系統
-救生衣

電刑

車站內的區域包含通電的非屏蔽導體; 移除屏蔽層後,包含屏蔽導體的設備可能帶電。 故意進入未經授權的區域或保護系統意外失效會導致觸電風險。

所有工人

- 建立實踐和程序以確保電氣設備的安全工作條件。

電磁
領域(包括
無線電頻率)

發電和其他電氣設備產生直流和 60 赫茲(及更高)交流場; 暴露取決於與源的接近程度和結構提供的屏蔽。 磁場特別難以通過屏蔽衰減。 暴露的重要性尚未確定。

無線電頻率:對人類的影響尚未完全確定。

所有工人

- 未確定低於當前限值的危險

發電機會產生大量熱量; 發電機和熱交換器可能會將熱空氣排入發電廠; 動力屋結構可以吸收和輻射太陽能進入建築物; 熱損傷可能發生在溫暖的月份,這取決於氣候和勞累程度。

室內工人

- 將熱空氣偏向屋頂、屏蔽、工程控制
-電解質替代飲料
-個人保護設備

Noise

來自發電機和其他來源和任務的穩態噪聲可能會超過規定的限值; 鼓風破碎機產生非常高的衝擊噪音; 這些可以隨時放電。

所有工人

-應用噪聲控制技術。
-個人聽力保護

換崗

輪班作業會產生生理和社會心理壓力; 對於這些行動往往所在的小型和孤立社區中的少數人來說,社會心理壓力尤其嚴重。

運營商

-採用反映當前關於晝夜節律知識的工作時間表。

振動,手臂

電動手動工具和手持設備產生的振動通過手柄傳遞。

電氣維護
工人、機械
保養
工人

- 使用符合當前手臂振動標準的工具。
-減震手套

振動,全身

源自發電機旋轉運動和水流湍流的結構振動通過地板和牆壁傳播。

所有工人

- 監控和維修旋轉設備以盡量減少振動。

視覺顯示單元

計算機化工作站的有效使用取決於視覺和辦公室人體工程學原理的應用。

上班族
(管理,
行政和技術人員)

- 將辦公室人體工程學原理應用於視頻顯示器的選擇和使用

天氣相關
問題

紫外線能量會導致曬傷、皮膚癌和白內障。

寒冷會導致冷應激和凍傷。
高溫會導致熱應激。

戶外工人

- 防寒工作服
- 屏蔽太陽輻射的工作服
- 保護眼睛免受太陽輻射
- 防曬霜(如需長期使用請諮詢醫生)

 

環境影響

水力發電已被推廣為對環境友好的。 當然,它確實通過提供能源和穩定水流為社會帶來巨大利益。 但這種能源的產生並非沒有環境成本,近年來已經得到越來越多的公眾認可和關注。 例如,現在已知用酸性水淹沒大面積的地球和岩石會導致金屬從這些材料中浸出。 在從這些洪水氾濫的地區捕獲的魚中發現了汞的生物蓄積。

洪水還會改變水中的湍流模式以及氧化水平。 這兩者都會產生嚴重的生態影響。 例如,鮭魚在築壩的河流上消失了。 這種消失的發生,部分原因是魚無法定位或無法穿越通往更高水位的路徑。 此外,水變得更像一個湖而不是一條河,湖的靜止水與鮭魚的奔跑不相容。

洪水還會破壞魚類棲息地,並可能破壞魚類和其他生物賴以生存的昆蟲繁殖區。 在某些情況下,洪水摧毀了多產的農田和林地。 大面積洪水也引起了人們對氣候變化和生態平衡其他變化的關注。 原本注定要流入鹹水體的淡水受阻也引起了人們對鹽度變化的擔憂。

 

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更多內容 12895 上次修改時間為16九月2011 14:06
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發電和配電參考

Lamarre, L. 1995。評估公用設施有害空氣污染物的風險。 EPRI 期刊 20(1):6。

美國國家科學院國家研究委員會。 1996. 暴露於住宅電場和磁場可能對健康產生的影響。 華盛頓特區:國家科學院出版社。

聯合國。 1995. 1993 年能源統計年鑑。 紐約:聯合國。

鈾研究所。 1988. 核電廠的安全。 倫敦:鈾研究所。

美國能源部。 1995. 電力年報 1994. Vol. 1. 華盛頓特區:美國能源部能源信息署煤炭、核能、電力和替代燃料辦公室。

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美國環境保護署 (EPA)。 公用事業有害空氣污染物中期報告。 華盛頓特區:美國環保署。

Wertheimer, N 和 E Leeper。 1979. 電線配置和兒童癌症。 Am J Epidemiol 109:273-284。