RU175276U1

RU175276U1 - Near-dam low-pressure siphon type hydroelectric power station

Info

Publication number: RU175276U1
Application number: RU2017110884U
Authority: RU
Inventors: Александр Гаврилович Парыгин; Александр Викторович Волков; Артем Вячеславович Рыженков; Алексей Анатольевич Дружинин
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2017-11-29

Abstract

Полезная модель относится к области гидроэнергетики, может использоваться при создании малых и микроГЭС на малых равнинных водотоках, гидротехнических сооружениях (водоканалах, шлюзах), на переливных регулирующих подпорных гидроузлах и направлена на повышение надежности функционирования гидроэлектростанции при одновременном снижении энергетических затрат на ее запуск в работу, повышении ее компактности и мобильности. Приплотинная низконапорная гидроэлектростанция сифонного типа содержит, по меньшей мере, один водоприемник 1, переброшенный через плотину 2 и закрепленный на ее гребне, выполненный в форме сифона, с всасывающей 3 и выпускной 4 ветвями, соединяющими верхний 5 и нижний 6 бьефы поверх плотины 2, с гидроагрегатом, выполненным в виде осевой гидротурбины 7 и электрической машины 8, связанных кинематически. При этом осевая гидротурбина 7 расположена во всасывающей ветви 3 водоприемника 1 и полностью погружена в рабочую жидкость верхнего бьефа 5, электрическая машина 8 выполнена герметичной. В верхней части водоприемника 1 расположен нормально-закрытый воздушный клапан 9, соединенный с приводом 10. Выпускная ветвь 4 водоприемника 1 выполнена в форме диффузора. Электрическая машина 8 электрически соединена с первым входом коммутатора 11, первый выход которого соединен с первичным источником электрического тока 12, а второй выход подсоединен к внешней обслуживаемой силовой электросети 13. При этом второй вход коммутатора 11, являющийся управляющим, соединен с выходом дифференциального реле давлений 14. В проточной части всасывающей ветви 3 водоприемника 1 перед осевой гидротурбиной 7 установлен первый датчик давления 15, а за осевой гидротурбиной 7 установлен второй датчик давления 16. При этом первый датчик давления 15 соединен с первым входом дифференциального реле давлений 14, второй датчик давления 16 соединен со вторым входом дифференциального реле давлений 14. 1 ил.The utility model relates to the field of hydropower, can be used to create small and micro hydroelectric power stations on small flat water streams, hydraulic structures (water channels, locks), overflow regulating retaining hydropower facilities and is aimed at improving the reliability of the hydropower plant while reducing energy costs for putting it into operation, increase its compactness and mobility. The near-dam low-pressure hydroelectric power station of the siphon type contains at least one water inlet 1, thrown through the dam 2 and fixed on its crest, made in the form of a siphon, with a suction 3 and 4 outlet branches connecting the upper 5 and lower 6 downstream over dam 2, s a hydraulic unit made in the form of an axial hydraulic turbine 7 and an electric machine 8, kinematically connected. In this case, the axial hydraulic turbine 7 is located in the suction branch 3 of the water intake 1 and is completely immersed in the working fluid of the upper pool 5, the electric machine 8 is sealed. In the upper part of the water inlet 1 there is a normally-closed air valve 9 connected to the actuator 10. The exhaust branch 4 of the water inlet 1 is made in the form of a diffuser. The electric machine 8 is electrically connected to the first input of the switch 11, the first output of which is connected to the primary source of electric current 12, and the second output is connected to an external serviced power network 13. The second input of the switch 11, which is the control, is connected to the output of the differential pressure switch 14 . In the flowing part of the suction branch 3 of the water inlet 1, a first pressure sensor 15 is installed in front of the axial hydraulic turbine 7, and a second pressure sensor 16 is installed behind the axial hydraulic turbine 7. a pressure sensor 15 is connected to the first input of the differential pressure switch 14, a second pressure sensor 16 is connected to the second input of the differential pressure switch 14. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области гидроэнергетики и может использоваться при создании малых и микроГЭС на малых равнинных водотоках и гидротехнических сооружениях (водоканалах, шлюзах) и, в особенности, на переливных регулирующих подпорных гидроузлах, где использование других схем ГЭС сопряжено с большими строительными работами и капитальными затратами.The utility model relates to the field of hydropower and can be used to create small and micro hydroelectric power stations on small flat water streams and hydraulic structures (water channels, locks) and, in particular, on overflow regulating retaining hydroelectric facilities, where the use of other hydroelectric schemes involves large construction work and capital costs .

Из уровня техники известно, что низконапорную ГЭС часто выполняют приплотинной сифонного типа. Это значительно снижает капитальные затраты на ее возведение. Турбину гидроагрегата такой ГЭС, как правило, размещают в проточной части водоприемника, выполненного в виде сифона, или на его выходе. При этом обычно используют осевую гидротурбину. Сам водоприемник с гидроагрегатом может быть закреплен на гребне плотины либо на понтоне (понтонах). Основной особенностью ГЭС сифонного типа является необходимость принудительного заполнения проточной части водоприемника рабочей жидкостью (водой) для его запуска. Без этого запуск всей ГЭС невозможен.It is known from the prior art that a low-pressure hydroelectric power station is often performed at a dam siphon type. This significantly reduces the capital cost of its construction. The turbine of a hydraulic unit of such a hydroelectric power station, as a rule, is placed in the flowing part of the water intake, made in the form of a siphon, or at its outlet. In this case, an axial hydraulic turbine is usually used. The water intake itself with the hydraulic unit can be fixed on the crest of the dam or on the pontoon (pontoons). The main feature of the siphon type hydroelectric station is the need to force the flow part of the water intake to be filled with working fluid (water) to start it. Without this, the launch of the entire hydroelectric station is impossible.

Известна приплотинная гидроэлектростанция сифонного типа (патент RU на полезную модель №100775, публ. 27.12.2010, МПК Е02В 9/00), содержащая водоприемник, выполненный в виде сифона с всасывающей и выпускной ветвями. В верхней части выпускной ветви выполнена заливная горловина с заглушкой, а в нижней ее части - герметичная задвижка. Водоприемник соединен с гидроагрегатом, расположенным в гидроэнергетическом блоке, который установлен ниже тела плотины.Known dam hydroelectric power station is a siphon type (RU patent for utility model No. 100775, publ. 12/27/2010, IPC EB02/00), containing a water inlet made in the form of a siphon with suction and exhaust branches. A filler neck with a plug is made in the upper part of the outlet branch, and a tight valve in its lower part. The water intake is connected to a hydraulic unit located in the hydropower unit, which is installed below the dam body.

Недостатками настоящего технического решения является большая трудоемкость запуска вследствие необходимости заполнения проточной части выпускной ветви с применением внешних сторонних устройств, не являющихся непосредственно конструктивными элементами данной ГЭС (например, насоса с источником питания) или дополнительных действий обслуживающего персонала ГЭС по заполнению проточной части выпускной ветви водоприемника; ненадежность запуска ГЭС, связанную с заполнением рабочей жидкостью (водой) только выпускной ветви водоприемника, что приводит к образованию воздушной пробки в проточной части, критическое превышение размеров которой делает невозможным запуск ГЭС в работу (например, при превышении объема проточной части выпускной ветви над объемом остальной проточной части, которая в момент запуска заполнена воздухом).The disadvantages of this technical solution is the high complexity of the launch due to the need to fill the flow part of the outlet branch using external third-party devices that are not directly structural elements of the given hydroelectric power station (for example, a pump with a power source) or additional actions of the hydroelectric station staff to fill the flow part of the outlet branch of the water intake; the unreliability of launching a hydropower plant due to filling only the outlet branch of the water intake with a working fluid (water), which leads to the formation of an air plug in the flow part, the critical oversizing of which makes it impossible to start the hydropower plant (for example, if the volume of the flow part of the outlet branch exceeds the rest flow part, which at the time of start-up is filled with air).

Также из уровня техники известна ГЭС сифонного типа (патент ЕР на изобретение №1441125 А1, публ. 28.07.2004, МПК F03B 13/08), содержащая переброшенный через плотину водоприемник с всасывающей и выпускной ветвями, выполненный в виде сифона, в проточной части которого установлен гидроагрегат, состоящий из осевой гидротурбины и электрической машины, связанных с помощью мультипликатора, внешний вакуумный насос, подключенный к верхней части водоприемника и соединенный с источником энергии, необходимым для обеспечения работы вакуумного насоса, и систему останова, выполненную в виде воздушного клапана, расположенного в верхней части водоприемника. При этом осевая гидротурбина расположена в верхнем бьефе во всасывающей ветви водоприемника.Also known from the prior art is a siphon type hydroelectric power station (EP patent for invention No. 1441125 A1, publ. July 28, 2004, IPC F03B 13/08) containing a water inlet with suction and discharge branches thrown through a dam, made in the form of a siphon, in the flow part of which a hydraulic unit is installed, consisting of an axial hydraulic turbine and an electric machine connected by a multiplier, an external vacuum pump connected to the upper part of the water intake and connected to an energy source necessary to ensure the operation of the vacuum pump, and a system about Tanova configured as an air valve disposed in the upper part of the receiving water. In this case, the axial hydraulic turbine is located in the upper pool in the suction branch of the water intake.

Недостатками данного технического решения являются громоздкость вследствие необходимости наличия внешнего устройства вакууммирования - вакуумного насоса с первичным источником энергии для обеспечения заполнения проточной части водоприемника перед запуском ГЭС в работу; низкая надежность работы и высокие капиталовложения при создании гидроэлектростанции из-за наличия мультипликатора в приводе гидроагрегата; ненадежность запуска.The disadvantages of this technical solution are cumbersome due to the need for an external vacuum device - a vacuum pump with a primary energy source to ensure that the flow part of the water intake is filled before the HPP is put into operation; low reliability and high investment in the creation of a hydroelectric power station due to the presence of a multiplier in the drive of the hydraulic unit; insecure startup.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является приплотинная низконапорная гидроэлектростанция сифонного типа (патент US на изобретение №4117676, публ. 03.10.1978, МПК F16D 33/00), содержащая, по меньшей мере, один водоприемник, переброшенный через плотину, выполненный в форме сифона, с всасывающей и выпускной ветвями, соединяющими верхний и нижний бьефы поверх плотины, с гидроагрегатом, выполненным в виде осевой гидротурбины и электрической машины, связанных кинематически, при этом осевая гидротурбина расположена во всасывающей ветви водоприемника и полностью погружена в рабочую жидкость верхнего бьефа, электрическая машина выполнена герметичной, подключенный к верхней части водоприемника внешний вакуумный насос, соединенный с первичным источником энергии, необходимым для обеспечения работы вакуумного насоса, при этом в верхней части водоприемника расположен нормально-закрытый воздушный клапан, соединенный с приводом, выпускная ветвь водоприемника выполнена в форме диффузора.Closest to the technical nature of the claimed utility model is a low-pressure dam siphon type hydroelectric power station (US patent for invention No. 4117676, publ. 10/03/1978, IPC F16D 33/00), containing at least one water inlet thrown through a dam made in the form of a siphon, with suction and discharge branches connecting the upper and lower downstream over the dam, with a hydraulic unit made in the form of an axial hydraulic turbine and an electric machine, kinematically connected, while the axial hydraulic turbine is located in the suction branch of the water intake and is completely immersed in the working fluid of the upper pool, the electric machine is sealed, an external vacuum pump connected to the upper part of the water intake connected to the primary energy source necessary to ensure the operation of the vacuum pump, with a normally closed air in the upper part of the water intake a valve connected to the actuator, the outlet branch of the water intake is made in the form of a diffuser.

Недостатками настоящего технического решения являются громоздкость и дороговизна гидроэлектростанции вследствие применения внешних сторонних устройств, не являющихся непосредственно конструктивными элементами данной ГЭС - вакуумного насоса с первичным источником энергии, постоянное содержание которого ради нескольких секунд работы во время запуска гидроэлектростанции требует значительных финансовых затрат; ненадежность процесса запуска, большие энергетические затраты на запуск водоприемника, связанные с подъемом больших масс рабочей жидкости (воды) вакуумным насосом.The disadvantages of this technical solution are the bulkiness and high cost of hydroelectric power due to the use of external third-party devices that are not directly structural elements of this hydroelectric power station - a vacuum pump with a primary energy source, the constant maintenance of which for a few seconds of operation during the launch of a hydroelectric power station requires significant financial costs; unreliability of the start-up process, high energy costs for starting the water intake, associated with the lifting of large masses of working fluid (water) by a vacuum pump.

Техническая задача предлагаемой полезной модели состоит в обеспечении надежного запуска водоприемника гидроэлектростанции в работу без использования внешних сторонних устройств, не являющихся непосредственно конструктивными элементами гидроэлектростанции.The technical task of the proposed utility model is to ensure reliable start-up of the hydroelectric power plant’s intake without using external third-party devices that are not directly structural elements of the hydroelectric power station.

Технический результат заключается в повышении надежности функционирования гидроэлектростанции при одновременном снижении энергетических затрат на ее запуск в работу, повышении ее компактности и мобильности.The technical result consists in increasing the reliability of the operation of a hydroelectric power station while reducing the energy costs of putting it into operation, increasing its compactness and mobility.

Это достигается тем, что известная приплотинная низконапорная гидроэлектростанция сифонного типа, содержащая, по меньшей мере, один водоприемник, переброшенный через плотину и выполненный в форме сифона, с всасывающей и выпускной ветвями, соединяющими верхний и нижний бьефы поверх плотины, с гидроагрегатом, выполненным в виде осевой гидротурбины и электрической машины, связанных кинематически, при этом осевая гидротурбина расположена во всасывающей ветви водоприемника и полностью погружена в рабочую жидкость верхнего бьефа, электрическая машина выполнена герметичной, в верхней части водоприемника расположен нормально-закрытый воздушный клапан, соединенный с приводом, выпускная ветвь водоприемника выполнена в форме диффузора, снабжена коммутатором, первичным источником электрического тока, дифференциальным реле давлений, первым и вторым датчиками давления, при этом первый вход коммутатора электрически соединен с электрической машиной, первый выход соединен с первичным источником электрического тока, второй выход выполнен с возможностью передачи электроэнергии во внешнюю обслуживаемую силовую электросеть, первый датчик давления установлен в проточной части всасывающей ветви водоприемника перед осевой гидротурбиной, второй датчик давления установлен в проточной части всасывающей ветви водоприемника за осевой гидротурбиной, при этом первый датчик давления соединен с первым входом дифференциального реле давлений, второй датчик давления соединен со вторым входом дифференциального реле давлений, выход которого соединен со вторым входом коммутатора.This is achieved by the fact that the well-known low-pressure low-pressure hydroelectric power station of the siphon type, containing at least one water inlet thrown through the dam and made in the form of a siphon, with suction and exhaust branches connecting the upper and lower downstream over the dam, with a hydraulic unit, made in the form an axial hydraulic turbine and an electric machine, kinematically connected, while the axial hydraulic turbine is located in the suction branch of the water intake and is completely immersed in the working fluid of the upstream The water-tight machine is sealed, a normally-closed air valve connected to the actuator is located in the upper part of the water intake, the outlet branch of the water intake is made in the form of a diffuser, equipped with a switch, a primary electric current source, a differential pressure switch, the first and second pressure sensors, with the first input the switch is electrically connected to the electric machine, the first output is connected to the primary source of electric current, the second output is configured to transmit electricity to an external serviced power network, the first pressure sensor is installed in the flowing part of the suction branch of the water intake in front of the axial turbine, the second pressure sensor is installed in the flowing part of the suction branch of the water intake in front of the axial turbine, while the first pressure sensor is connected to the first input of the differential pressure switch, the second pressure sensor connected to the second input of the differential pressure switch, the output of which is connected to the second input of the switch.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена приплотинная низконапорная гидроэлектростанция сифонного типа.The essence of the claimed utility model is illustrated by the drawing, which shows the dam low-pressure hydroelectric power station of the siphon type.

Приплотинная низконапорная гидроэлектростанция сифонного типа содержит, по меньшей мере, один водоприемник 1, переброшенный через плотину 2 и закрепленный на ее гребне, выполненный в форме сифона, с всасывающей 3 и выпускной 4 ветвями, соединяющими верхний 5 и нижний 6 бьефы поверх плотины 2, с гидроагрегатом, выполненным в виде осевой гидротурбины 7 и электрической машины 8, связанных кинематически. При этом осевая гидротурбина 7 расположена во всасывающей ветви 3 водоприемника 1 и полностью погружена в рабочую жидкость верхнего бьефа 5, электрическая машина 8 выполнена герметичной. В верхней части водоприемника 1 расположен нормально-закрытый воздушный клапан 9, соединенный с приводом 10. Выпускная ветвь 4 водоприемника 1 выполнена в форме диффузора. Электрическая машина 8 электрически соединена с первым входом коммутатора 11, первый выход которого соединен с первичным источником электрического тока 12, а второй выход подсоединен к внешней обслуживаемой силовой электросети 13. При этом второй вход коммутатора 11, являющийся управляющим, соединен с выходом дифференциального реле давлений 14. В проточной части всасывающей ветви 3 водоприемника 1 перед осевой гидротурбиной 7 установлен первый датчик давления 15, а за осевой гидротурбиной 7 установлен второй датчик давления 16. При этом первый датчик давления 15 соединен с первым входом дифференциального реле давлений 14, второй датчик давления 16 соединен со вторым входом дифференциального реле давлений 14.The near-dam low-pressure hydroelectric power station of the siphon type contains at least one water inlet 1, thrown through the dam 2 and fixed on its crest, made in the form of a siphon, with a suction 3 and 4 outlet branches connecting the upper 5 and lower 6 downstream over dam 2, s a hydraulic unit made in the form of an axial hydraulic turbine 7 and an electric machine 8, kinematically connected. In this case, the axial hydraulic turbine 7 is located in the suction branch 3 of the water intake 1 and is completely immersed in the working fluid of the upper pool 5, the electric machine 8 is sealed. In the upper part of the water inlet 1 there is a normally-closed air valve 9 connected to the actuator 10. The exhaust branch 4 of the water inlet 1 is made in the form of a diffuser. The electric machine 8 is electrically connected to the first input of the switch 11, the first output of which is connected to the primary source of electric current 12, and the second output is connected to an external serviced power network 13. The second input of the switch 11, which is the control, is connected to the output of the differential pressure switch 14 . In the flowing part of the suction branch 3 of the water inlet 1, a first pressure sensor 15 is installed in front of the axial hydraulic turbine 7, and a second pressure sensor 16 is installed behind the axial hydraulic turbine 7. the pressure sensor 15 is connected to the first input of the differential pressure switch 14, the second pressure sensor 16 is connected to the second input of the differential pressure switch 14.

Первичный источник электрического тока 12 выполнен в виде аккумулятора или накопителя электроэнергии, входящего в состав электрического блока управления работой ГЭС. Это является компактным и низкоэнергозатратным решением. Герметичность электрической машины 8 может быть обеспечена расположением вне проточной части водоприемника 1 (в соответствии с поясняющим чертежом), выполнением по капсульному типу с герметичным расположением в проточной части всасывающей ветви 3 водоприемника 1 под уровнем верхнего бьефа или над ним.The primary source of electric current 12 is made in the form of a battery or energy storage unit, which is part of the electric unit for controlling the operation of a hydroelectric power station. This is a compact and low energy solution. The tightness of the electric machine 8 can be ensured by the location outside the flowing part of the water inlet 1 (in accordance with the explanatory drawing), execution on the capsule type with a tight location in the flowing part of the suction branch 3 of the water inlet 1 below or above the headwater.

Приплотинная низконапорная гидроэлектростанция сифонного типа работает следующим образом.The near-dam low-pressure hydroelectric power station of the siphon type operates as follows.

Для запуска ГЭС в целом достаточно заполнения рабочей жидкостью (водой) проточной части водоприемника 1. Для этого ее электрическая машина 8 коммутатором 11 в начальный момент времени подключена к первичному источнику электрического тока 12. Электрическая машина 8 запускается в режиме двигателя (стартера) и, тем самым, приводит в движение кинематически связанную с ней осевую гидротурбину 7. Осевая гидротурбина 7, находясь под уровнем верхнего бьефа 5, то есть под действием давления столба рабочей жидкости над ним, начинает работать в насосном режиме, заполняя проточную часть водоприемника 1 рабочей жидкостью по всасывающей ветви 3. Рабочая жидкость при достижении выпускной ветви 4 под действием силы тяжести устремляется вниз по ней к нижнему бьефу 6. В этот момент в верхней части водоприемника 1 значительно увеличивается скорость потока рабочей жидкости и возникает резкое понижение давления в проточной части водоприемника 1. Первый 15 и второй 16 датчики давления регистрируют величины давления на входе и выходе из осевой гидротурбины 7. По соответствующим электрическим связям показания передаются на первый вход и второй вход дифференциального реле давлений 14, которое отслеживает реверс перепада давлений на осевой гидротурбине 7, возникающий при увеличении скорости потока рабочей жидкости (воды) в проточной части водоприемника 1. В результате реверса перепада давлений на осевой гидротурбине 7 направление ее крутящего момента меняется на противоположное, что переводит связанную с ней кинематически электрическую машину 8 в режим генерации электрического тока. Таким образом, гидроагрегат переходит в турбинный режим работы с сохранением направлений своего вращения и движения потока рабочей жидкости (воды) в водоприемнике 1. Одновременно дифференциальное реле давлений 14 подает электрический сигнал на второй вход коммутатора 11 для переключения силовых цепей в последнем. Электрическая машина 8 принудительно переключается коммутатором 11 от первичного источника электрического тока 12 к обслуживаемой внешней силовой электросети 13, обеспечивая передачу электроэнергии.To start the hydroelectric power station as a whole, it is enough to fill the flow part of the water inlet 1 with working fluid (water). For this, its electric machine 8 with the switch 11 is connected at the initial time to the primary source of electric current 12. The electric machine 8 starts in the engine (starter) mode and, therefore, thereby, drives the kinematically associated axial hydraulic turbine 7. The axial hydraulic turbine 7, being under the level of the downstream pool 5, that is, under the influence of the pressure of the working fluid column above it, starts to work in the pump hedgehog, filling the flow part of the water inlet 1 with working fluid along the suction branch 3. When the outlet branch 4 is reached by gravity, it rushes down to the lower pool 6. At this moment, the flow rate of the working fluid in the upper part of water inlet 1 increases significantly and occurs a sharp decrease in pressure in the flow part of the water intake 1. The first 15 and second 16 pressure sensors record the pressure values at the inlet and outlet of the axial hydraulic turbine 7. According to the corresponding electrical connections Azanias are transmitted to the first input and second input of the differential pressure switch 14, which monitors the reverse differential pressure on the axial hydraulic turbine 7, which occurs when the flow rate of the working fluid (water) increases in the flow part of the intake 1. As a result of the reverse of the differential pressure on the axial hydraulic turbine 7, its direction torque changes to the opposite, which puts the kinematically connected electric machine 8 in the mode of generating electric current. Thus, the hydraulic unit goes into a turbine mode of operation while maintaining the directions of its rotation and the movement of the flow of the working fluid (water) in the water intake 1. At the same time, the differential pressure switch 14 supplies an electrical signal to the second input of the switch 11 to switch the power circuits in the latter. The electric machine 8 is forcibly switched by the switch 11 from the primary source of electric current 12 to the served external power network 13, ensuring the transmission of electricity.

Останов ГЭС обеспечивается принудительным открытием нормально-закрытого воздушного клапана 9 посредством привода 10. При этом воздух под действием атмосферного давления поступает в зону пониженного давления в проточной части водоприемника 1 и разделяет поток рабочей жидкости на две части. Первая часть под действием силы тяжести сбрасывается в верхний бьеф 5 через всасывающую ветвь 3, останавливая гидроагрегат ГЭС, а вторая часть - в нижний бьеф 6.The shutdown of the hydroelectric power station is ensured by the forced opening of the normally closed air valve 9 by means of the actuator 10. In this case, air under the influence of atmospheric pressure enters the reduced pressure zone in the flow part of the water inlet 1 and divides the flow of the working fluid into two parts. The first part, under the action of gravity, is discharged into the upper pool 5 through the suction branch 3, stopping the hydroelectric power station, and the second part into the lower pool 6.

Использованные в заявляемой полезной модели свойства обратимости осевой гидротурбины 7 и электрической машины 8 ГЭС обеспечивают запуск водоприемника 1 методом самовсасывания без необходимости применения ненадежного и энергозатратного метода вакуумирования для заполнения его проточной части. По сути запуск обеспечивается непосредственно конструктивными элементами гидроэлектростанции, исключая тем самым из конструкции внешние сторонние устройства, предназначенные для запуска. Такой принцип запуска требует меньших энергетических затрат, так как при этом внешняя энергия первичного источника затрачивается лишь для заполнения рабочей жидкостью (водой) только всасывающей ветви водоприемника из верхнего бьефа, в то время как при работе вакуумного насоса энергия затрачивается еще и на подъем воды из нижнего бьефа по выпускной ветви. Таким образом, достигается снижение энергетических затрат на запуск водоприемника, обеспечение компактности и мобильности ГЭС.The reversible properties of the axial hydraulic turbine 7 and the electric machine 8 of the hydroelectric power station used in the claimed utility model ensure the start-up of the water intake 1 by the self-priming method without the need for an unreliable and energy-intensive vacuum method to fill its flow part. In fact, the start-up is provided directly by the structural elements of the hydroelectric power station, thereby excluding external third-party devices intended for start-up from the design. This start-up principle requires less energy, since in this case the external energy of the primary source is expended only to fill the suction branch of the water intake from the upstream only with working fluid (water), while during the operation of the vacuum pump, the energy is also used to raise water from the downstream downstream discharge. Thus, a reduction in energy costs for launching a water intake, ensuring the compactness and mobility of hydropower plants is achieved.

Использование предложенной полезной модели позволяет обеспечить надежный запуск гидроэлектростанции в работу при любых колебаниях уровня нижнего бьефа, в том числе, когда срез выпускной ветви водоприемника не погружен в нижний бьеф из-за понижения его уровня, и проточная часть выпускной ветви водоприемника оказывается сообщенной с внешней атмосферой, так как его заполнение рабочей жидкостью осуществляется по всасывающей ветви из верхнего бьефа под давлением со стороны осевой гидротурбины, работающей в насосном режиме. Кроме того, полезная модель соответствует принципу модульности, при котором возможно использование нескольких модулей идентичной конструкции, что обеспечивает значительное снижение капиталовложений при создании ГЭС и установке ее на объекте эксплуатации, высокую ремонтопригодность энергетических узлов ГЭС, а также обеспечивает возможность маневренного дискретного регулирования мощности ГЭС в моменты пиковых нагрузок и в периоды пониженного энергопотребления в пределах сезонного или суточного циклов путем ступенчатого отключения (или задействования) нескольких гидроагрегатов из числа всей серии, установленной на объекте. Периодичный характер эксплуатации гидроагрегатов ГЭС одновременно увеличивает ресурс гидроагрегатов, повышая их эксплуатационную надежность.Using the proposed utility model, it is possible to ensure reliable commissioning of a hydroelectric power station with any fluctuations in the downstream level, including when a section of the outlet branch of the water intake is not immersed in the downstream due to lowering of its level, and the flowing part of the outlet branch of the water intake is in communication with the external atmosphere , since it is filled with a working fluid along the suction branch from the upstream under pressure from an axial hydraulic turbine operating in the pump mode. In addition, the utility model complies with the principle of modularity, in which several modules of the same design can be used, which provides a significant reduction in capital investment when creating a hydroelectric power station and installing it at the facility, high maintainability of the power units of the hydroelectric power station, and also provides the possibility of maneuverable discrete control of the hydroelectric power at moments peak loads and during periods of reduced energy consumption within the seasonal or daily cycles by stepwise shutdown (Or activation) several hydraulic units from among the entire series, mounted on the object. The periodic nature of the operation of hydropower units at the same time increases the life of the hydropower units, increasing their operational reliability.

Claims

A near-dam low-pressure siphon-type hydroelectric power station containing at least one water inlet thrown through the dam and made in the form of a siphon, with suction and exhaust branches connecting the upper and lower downstream over the dam, with a hydraulic unit made in the form of an axial hydraulic turbine and an electric machine, kinematically connected, while the axial hydraulic turbine is located in the suction branch of the water intake and is completely immersed in the working fluid of the upper pool, the electric machine is sealed , in the upper part of the water intake there is a normally-closed air valve connected to the actuator, the outlet branch of the water intake is made in the form of a diffuser, characterized in that it is equipped with a switch, a primary electric current source, a differential pressure switch, the first and second pressure sensors, while the first the input of the switch is electrically connected to the electric machine, the first output is connected to the primary source of electric current, the second output is configured to transmit electricity to an external mains power network, the first pressure sensor is installed in the flowing part of the suction branch of the water intake in front of the axial turbine, the second pressure sensor is installed in the flowing part of the suction branch of the water intake in front of the axial turbine, while the first pressure sensor is connected to the first input of the differential pressure switch, the second pressure sensor is connected with the second input of the differential pressure switch, the output of which is connected to the second input of the switch.