RU2804790C1 - Coastal flow hydroelectric power plant - Google Patents
Coastal flow hydroelectric power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2804790C1 RU2804790C1 RU2022135178A RU2022135178A RU2804790C1 RU 2804790 C1 RU2804790 C1 RU 2804790C1 RU 2022135178 A RU2022135178 A RU 2022135178A RU 2022135178 A RU2022135178 A RU 2022135178A RU 2804790 C1 RU2804790 C1 RU 2804790C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- hydroelectric power
- working
- power station
- flow
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности, к конструкциям установок для преобразования энергии течения воды в электрическую энергию.The invention relates to the field of electrical power engineering, in particular to the designs of installations for converting the energy of water flow into electrical energy.
Известна автономная водопогружная свободнопоточная микрогидроэлектростанция (патент РФ №2324068, МПК F03B 17/06, опубликовано 10.05.2008 г.), содержащая наземный блок, включающий электрораспределительное устройство, неподвижно закрепленный водопогруженный модуль, включающий электрогенератор, расположенный ниже уровня воды в герметичном корпусе и соединенный с наземным блоком водостойким электрокабелем, гидротурбину с горизонтальной осью вращения, соединенной через расположенную в гондоле и выполненную в виде мультипликатора зубчатую передачу с валом электрогенератора, электрогенератор расположен по ходу течения за мультипликатором в общей с ним гондоле, которая снабжена устройством для откачки воды из ее нижней части, коническая решетка выполнена из плоских элементов, по крайней мере, часть из которых выполнена с возможностью их поворота относительно продольных осей и снабжена для этого приводом.An autonomous water-submersible free-flow microhydroelectric power station is known (RF patent No. 2324068, IPC F03B 17/06, published on May 10, 2008), containing a ground-based unit including an electrical distribution device, a fixedly fixed water-submersible module, including an electric generator located below the water level in a sealed housing and connected with a ground block with a waterproof electric cable, a hydraulic turbine with a horizontal axis of rotation connected through a gear train located in the gondola and made in the form of a multiplier with the shaft of an electric generator, the electric generator is located along the flow behind the multiplier in a common nacelle with it, which is equipped with a device for pumping water from its lower parts, the conical grille is made of flat elements, at least part of which is made with the possibility of their rotation relative to the longitudinal axes and is equipped with a drive for this purpose.
Недостатком указанного технического решения является сложное конструктивное исполнение.The disadvantage of this technical solution is its complex design.
Известна гидроэлектростанция на потоке (патент RU 2148184 С1, МПК F03B 13/00, опубл. 27.04.2000 г.), преобразующая механическую энергию проточной воды в электрическую, агрегатами, имеющими лопасти для восприятия воздействия потока, закрепленными на горизонтальных рамах, имеющих сборную конструкцию, перемещающихся по направляющим береговых опор, заделанных в грунт. Рама размещена над каналом (руслом) и перемещается вверх-вниз, на ней смонтированы колеса с лопастями агрегата, погруженные в воду и соединенные с электрогенератором. Перед агрегатом смонтирован регулятор потока воды. На дне канала (русла) выполнена набетонка, создающая оптимальную геометрию потока в вертикальном сечении. Вертикальные перемещения рамы по направляющим обеспечивают оптимальное погружение лопастей при изменении уровня воды в канале (русле). Для увеличения мощности гидроэлектростанции в канале размещается несколько агрегатов.A hydroelectric power station on a stream is known (patent RU 2148184 C1, IPC F03B 13/00, published on April 27, 2000), which converts the mechanical energy of running water into electrical energy, with units having blades to perceive the effects of the flow, mounted on horizontal frames having a prefabricated structure , moving along the guides of coastal supports embedded in the ground. The frame is placed above the channel (bed) and moves up and down; wheels with unit blades are mounted on it, immersed in water and connected to an electric generator. A water flow regulator is mounted in front of the unit. At the bottom of the channel (bed) there is a concrete layer, creating an optimal flow geometry in the vertical section. Vertical movements of the frame along the guides ensure optimal immersion of the blades when the water level in the channel (bed) changes. To increase the power of a hydroelectric power station, several units are placed in the canal.
Недостатком указанной гидроэлектростанции является необходимость в выполнении строительно-монтажных работ в стенках канала и на его дне. Поскольку наличие естественного русла с вертикальными стенками и необходимыми скоростными характеристиками потока маловероятно, потребуется создание специального канала и его оборудование. Гидротехнические работы при сооружении такой гидроэлектростанции значительны по объему и дорогостоящи.The disadvantage of this hydroelectric power station is the need to perform construction and installation work in the walls of the canal and at its bottom. Since the presence of a natural channel with vertical walls and the necessary speed characteristics of the flow is unlikely, the creation of a special channel and its equipment will be required. Hydraulic work during the construction of such a hydroelectric power station is significant in volume and expensive.
Известна также гидроэлектростанция (патент RU 2088724 С1, МПК Е02 В 9/00, опубл. 27.08.97), включающая плавучий элемент, закрепленный в потоке воды в реке с возможностью вертикального перемещения при изменении уровня воды, и закрепленную на плавучем элементе проточную часть, между входным раструбом и выпускным трубопроводом, на котором установлена гидротурбина, соединенная с генератором, причем концевой участок выпускного трубопровода плавучего элемента расположен за его пределами под уровнем воды и выполнен с увеличивающейся по направлению движения потока площадью поперечного сечения, причем поперечное сечение концевого участка выпускного трубопровода имеет многолепестковую форму или концевой участок выпускного трубопровода разветвлен на две и более трубы, а сам плавучий элемент размещен в проране.A hydroelectric power station is also known (patent RU 2088724 C1, IPC E02 B 9/00, published on August 27, 1997), which includes a floating element fixed in the water flow in the river with the possibility of vertical movement when the water level changes, and a flow part fixed to the floating element, between the inlet socket and the outlet pipeline on which a hydraulic turbine is installed connected to the generator, wherein the end section of the outlet pipeline of the floating element is located outside it below the water level and is made with a cross-sectional area increasing in the direction of flow, wherein the cross-section of the end section of the outlet pipeline has a multi-petal shape or the end section of the outlet pipeline is branched into two or more pipes, and the floating element itself is placed in a hole.
Недостатками такой гидроэлектростанции являются сложность и нетехнологичность конструкции, обусловленные наличием катамарана и, особенно, сложной конструкцией водовода с плавно изменяющимися его сечением и формой. Кроме того, такая гидроэлектростанция требует создания гидротехнических сооружений: канала и насыпи с прораном определенного размера в нем.The disadvantages of such a hydroelectric power station are the complexity and low-tech design, due to the presence of a catamaran and, especially, the complex design of the water pipeline with its cross-section and shape gradually changing. In addition, such a hydroelectric power station requires the creation of hydraulic structures: a channel and an embankment with a hole of a certain size in it.
Известна автономная водопогруженная свободнопоточная микрогидроэлектростанция (патент на полезную модель №23317, МПК: F03B 13/00, опубликовано 10.06.2002 г.), содержащая электрогенератор, неподвижно закрепленный водопогруженный модуль, включающий гидротурбину с горизонтальной осью вращения, соединенной через расположенную в гондоле зубчатую передачу с валом электрогенератора, причем электрогенератор размещен ниже уровня воды и установлен в герметичном корпусе, соединенном с гондолой мультипликатора, вертикально расположенной герметичной трубой, размеры которой выбраны исходя из условий образования в районе электрогенератора воздушной подушки, достаточной для предотвращения проникновения воды в корпус электрогенератора. Применение на погруженной микрогидроэлектростанции типового электрогенератора привело к герметизации корпуса, в котором он размещен и к использованию зубчатой передачи - мультипликатора.An autonomous water-submersible free-flow microhydroelectric power station is known (utility model patent No. 23317, IPC: F03B 13/00, published June 10, 2002), containing an electric generator, a fixedly fixed water-submersible module, including a hydraulic turbine with a horizontal axis of rotation connected through a gear located in the gondola with the shaft of the electric generator, wherein the electric generator is located below the water level and installed in a sealed housing connected to the multiplier nacelle, a vertically located sealed pipe, the dimensions of which are selected based on the conditions for the formation of an air cushion in the area of the electric generator, sufficient to prevent water from penetrating into the housing of the electric generator. The use of a standard electric generator at a submerged microhydroelectric power station led to the sealing of the housing in which it is located and to the use of a gear transmission - a multiplier.
Недостаток такой гидроэлектростанции - сложность и нетехнологичность конструкции герметичного корпуса и привода с механическим мультипликатором, снижающие надежность установки и приводящие к большой трудоемкости и стоимости ее изготовления.The disadvantage of such a hydroelectric power station is the complexity and low-tech design of the sealed housing and the drive with a mechanical multiplier, which reduce the reliability of the installation and lead to high labor intensity and cost of its manufacture.
Известна береговая гидроэлектростанция (патент РФ №2023903, МПК F03B 13/00, опубликовано 30.11.1994 г.), имеющая водозаборный трубопровод ориентированный входом против потока воды Трубопровод выполнен Г-образным, его входной участок - конфузорным. Водозаборные трубопроводы подключены к водоподъемным участкам с образованием V-образных каналов. Каналы сообщены между собой последовательно. Выход каждого предыдущего канала расположен выше входа последующего. Водоподъемные участки установлены на берегу в один или несколько рядов. Электрогенераторы размещены внутри водоподъемного участка.A coastal hydroelectric power station is known (RF patent No. 2023903, IPC F03B 13/00, published on November 30, 1994), which has a water intake pipeline oriented with the inlet against the flow of water. The pipeline is L-shaped, its inlet section is confuser. Water intake pipelines are connected to water-lifting sections to form V-shaped channels. The channels communicate with each other in series. The output of each previous channel is located above the input of the next one. Water-lifting sections are installed on the shore in one or several rows. Electric generators are located inside the water-lifting area.
К недостаткам указанного аналога можно отнести наличие береговых каналов, требующих большого объема дорогостоящих гидротехнических работ при ее сооружении, а также подводное расположение элекрогенерирующего оборудования, удорожающее стоимость, снижающего надежность и долговечность его работы.The disadvantages of this analogue include the presence of coastal canals, which require a large amount of expensive hydraulic engineering work during its construction, as well as the underwater location of power generating equipment, which increases the cost and reduces the reliability and durability of its operation.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является гидроэлектростанция (патент РФ №2342486, МПК Е02 В 9/00, F03B 13/10, опубликовано 27.12.2008 г.), содержащая открытое распределительное устройство, генераторы синхронные горизонтальные капсульные гидротурбинные, помещенные в интенсивный поток воды, при этом в гидроэлектростанцию введены платформа-основание, вертикальные стойки-направляющие, спускоподъемный механизм и технологическая платформа, а указанные синхронные генераторы объединены, по крайней мере, в две вертикальные площадные сотово-капсульные системы и подвешены попарно и подвижно над и/или под водной поверхностью с помощью спускоподъемного механизма к стойкам-направляющим, нижние концы этих стоек-направляющих укреплены на платформе-основании, установленной на дне интенсивного водного потока, площадные сотово-капсульные системы синхронных генераторов установлены подвижно в направляющих, связанных с дном анкерно-тросовыми креплениями, а над водной поверхностью на направляющих установлено открытое распределительное устройство.The closest technical solution to the claimed invention is a hydroelectric power station (RF patent No. 2342486, IPC E02 B 9/00, F03B 13/10, published on December 27, 2008), containing an open switchgear, synchronous horizontal capsule hydro turbine generators placed in an intense flow water, while a base platform, vertical guide posts, a hoisting mechanism and a technological platform are introduced into the hydroelectric power station, and these synchronous generators are combined into at least two vertical areal honeycomb-capsule systems and suspended in pairs and movably above and/or below water surface with the help of a lowering mechanism to the guide posts, the lower ends of these guide posts are fixed on a base platform installed at the bottom of an intense water flow, areal honeycomb-capsule systems of synchronous generators are installed movably in guides connected to the bottom by anchor-rope fastenings, and an open distribution device is installed on guides above the water surface.
Недостатками указанного технического решения является высокая стоимость, а также сложность изготовления гидротурбины, выполненной капсульной, а также возможность торможения турбины ввиду расположения лопастей перпендикулярно потоку в широком диапазоне глубин, а известно, что скорость потока переменна по глубине и чем ближе к поверхности, тем она больше. К тому же такая гидроэлектростанция может работать только на водном потоке, имеющим большую скорость и глубину, что практически невозможно на речных акваториях, так как в верховьях рек есть высокая скорость, но нет глубины потока, а в равнинных частях есть глубина, но крайне низкая скорость водного потока.The disadvantages of this technical solution are the high cost, as well as the complexity of manufacturing a hydraulic turbine made as a capsule, as well as the possibility of braking the turbine due to the location of the blades perpendicular to the flow in a wide range of depths, and it is known that the flow speed is variable in depth and the closer to the surface, the greater it is . In addition, such a hydroelectric power station can only operate on a water flow that has high speed and depth, which is practically impossible in river areas, since in the upper reaches of rivers there is high speed, but there is no flow depth, and in the flat parts there is depth, but extremely low speed water flow.
Заявляемое изобретение решает техническую проблему создания эффективной проточной гидроэлектростанции с возможностью ее работы при небольших скоростях водного потока без потери мощности от разности расположения рабочих роторов турбины по глубине и в широком диапазоне возможных глубин водного потока.The claimed invention solves the technical problem of creating an efficient flow-through hydroelectric power station with the ability to operate at low water flow rates without loss of power from the difference in the location of the working turbine rotors in depth and in a wide range of possible water flow depths.
Техническая проблема решается тем, что береговая проточная гидроэлектростанция, содержит гидравлическую турбину, установленную на турбинной платформе, представляющую собой сборную конструкцию, установленную на свайное основание на дно водоема, в отличие от прототипа, сборная конструкция выполнена из железобетонных панельных элементов и включает в себя донный корпус, опорную плиту, рабочий корпус, по меньшей мере, один промежуточный корпус, верхний корпус; гидравлическая турбина выполнена в виде закрепленных на ведущий вал рабочих роторов, с возможностью свободного их вращения в рабочем корпусе железобетонной конструкции; у верхнего конца ведущего вала, расположенном над верхним краем турбинной платформы над уровнем воды, закреплен ведущий шкив большого диаметра, соединенный посредством транспортерно-ременной передачи с ведомым шкивом повышающего редуктора, соединенного через предохранительную муфту с мультипликатором, соединенным через предохранительную муфту с масляным насосом, входящим в гидродинамическую передачу, гидромотор которой, установленный в береговом помещении, обеспечивает вращение электрогенератора. Транспортерно-ременная передача представляет собой пятислойную десятисантиметровую транспортерную ленту, причем в трех крайних смежных слоях, распложенных у внутренней поверхности, выполнены отверстия для исключения пробуксовывания ведомого шкива.The technical problem is solved by the fact that the coastal flow hydroelectric power station contains a hydraulic turbine installed on a turbine platform, which is a prefabricated structure installed on a pile foundation at the bottom of the reservoir, unlike the prototype, the prefabricated structure is made of reinforced concrete panel elements and includes a bottom housing , a support plate, a working body, at least one intermediate body, an upper body; the hydraulic turbine is made in the form of working rotors attached to the drive shaft, with the possibility of their free rotation in the working body of a reinforced concrete structure; At the upper end of the drive shaft, located above the upper edge of the turbine platform above the water level, a large-diameter drive pulley is fixed, connected by means of a conveyor-belt drive to the driven pulley of the step-up gearbox, connected through a safety clutch to the multiplier, connected through a safety clutch to the oil pump included into a hydrodynamic transmission, the hydraulic motor of which, installed in the onshore premises, ensures rotation of the electric generator. The conveyor-belt drive is a five-layer ten-centimeter conveyor belt, with holes made in the three outermost adjacent layers located near the inner surface to prevent slipping of the driven pulley.
Турбинная платформа предлагаемого изобретения в отличие от прототипа состоит из простых и дешевых в изготовлении железобетонных панельных элементов, которые можно производить на любом предприятии по выпуску железобетонных строительных панелей, на типовом оборудовании. Небольшой размер панельных элементов составных частей турбинной платформы (донного корпуса, плиты основания, рабочего, промежуточного и верхнего корпусов) в значительной степени упрощает их сборку и монтаж на постоянное место. Такое конструктивное решение турбинной платформы позволяет использовать для строительства гидроэлектростанции не только глубокие водоемы, но и водные акватории с широким диапазоном глубины водного потока.The turbine platform of the proposed invention, in contrast to the prototype, consists of simple and cheap to manufacture reinforced concrete panel elements, which can be produced at any enterprise for the production of reinforced concrete building panels, using standard equipment. The small size of the panel elements of the turbine platform components (bottom casing, base plate, working, intermediate and upper casings) greatly simplifies their assembly and installation in a permanent place. This design solution of the turbine platform makes it possible to use not only deep reservoirs, but also water areas with a wide range of water flow depths for the construction of a hydroelectric power station.
Гидравлическая турбина в предлагаемом изобретении очень простая по конструкции она имеет вал, собранный из буровых штанг, на котором закреплены несколько рабочих роторов в зависимости от глубины водного потока, с наличием у них 24-х или 48-ми рабочих поворотных лепестков, которые позволяют получить большую рабочую поверхность контакта с водным потоком, что обеспечивает получение приемлемой мощности от работы ротора даже при скорости течения воды меньше 1 метра в секунду. Гидравлическая турбина прототипа при таких скоростях течения воды эффективно работать не может.The hydraulic turbine in the proposed invention is very simple in design; it has a shaft assembled from drill rods, on which several working rotors are mounted, depending on the depth of the water flow, with 24 or 48 working rotary petals, which allow you to obtain greater working surface of contact with the water flow, which ensures that acceptable power is obtained from the rotor even at a water flow speed of less than 1 meter per second. The prototype hydraulic turbine cannot operate effectively at such water flow rates.
Кинематическая схема турбинной платформы, включающая ведущий шкив, имеющий большой диаметр (в предлагаемых чертежах 3470 мм), транспортерно-ременную передачу, ведомый шкив повышающего редуктора, повышающий редуктор, предохранительную муфту, мультипликатор, предохранительную муфту, обеспечивает увеличение числа оборотов ведомого вала после мультипликатора до значений, обеспечивающих эффективную работу масляного насоса, входящего в гидродинамическую передачу, гидромотор которой, установленный в береговом помещении, обеспечивает вращение электрогенератора. Такое конструктивное решение передачи вращения гидротурбины электрогенератору позволяет разместить токогенерирующее оборудование в береговых помещениях станции, что удешевляет его стоимость и значительно увеличивает его надежность и срок эксплуатации.The kinematic diagram of the turbine platform, including a drive pulley having a large diameter (in the proposed drawings 3470 mm), a conveyor-belt drive, a driven pulley of an overdrive gearbox, an overdrive gearbox, a safety clutch, a multiplier, a safety clutch, ensures an increase in the number of revolutions of the driven shaft after the multiplier up to values that ensure efficient operation of the oil pump included in the hydrodynamic transmission, the hydraulic motor of which, installed in the onshore premises, ensures rotation of the electric generator. This constructive solution of transferring the rotation of a hydraulic turbine to an electric generator makes it possible to place current-generating equipment in the onshore premises of the station, which reduces its cost and significantly increases its reliability and service life.
Стационарная береговая проточная гидроэлектростанция может включать в себя любое количество береговых проточных комплексов (БПК), состоящих из нескольких (до 25) турбинных платформ.A stationary onshore flow-through hydroelectric power station can include any number of onshore flow-through complexes (BFC), consisting of several (up to 25) turbine platforms.
Ведущий вал, может быть изготовлен из буровых штанг, соединенных муфтами. Гидравлическая турбина в зависимости от глубины водного потока может состоять из нескольких 24 или 48 лепестковых рабочих роторов.The drive shaft can be made of drill rods connected by couplings. Depending on the depth of the water flow, a hydraulic turbine can consist of several 24 or 48 blade working rotors.
Устройство поясняется фигурами:The device is illustrated by the figures:
Фиг. 1 - Турбинная платформаFig. 1 - Turbine platform
Фиг. 2 - Свайное основание платформыFig. 2 - Pile base of the platform
Фиг. 3 - Донный корпус платформыFig. 3 - Bottom body of the platform
Фиг. 4 - Опорная плита платформыFig. 4 - Platform base plate
Фиг. 5 - Рабочий корпус платформыFig. 5 - Platform working body
Фиг. 6 - Промежуточный корпус платформыFig. 6 - Intermediate platform body
Фиг. 7 - Верхний корпус платформыFig. 7 - Upper platform body
Фиг. 8 - Ведущий вал рабочей турбины и составляющие ее ротораFig. 8 - Drive shaft of the working turbine and its rotor components
Фиг. 9 - Ротор турбины с поворотными рабочими лепесткамиFig. 9 - Turbine rotor with rotating blades
Фиг. 10 - Начало кинематической схемы (ведущий шкив, ведомый шкив, повышающий редуктор)Fig. 10 - Beginning of the kinematic diagram (drive pulley, driven pulley, speed-up gearbox)
Фиг. 11 - Транспортерно-ременная передачаFig. 11 - Conveyor-belt drive
Фиг. 12 - Узлы кинематической схемы платформыFig. 12 - Nodes of the platform kinematic diagram
Фиг. 13 Начало гидродинамической передачи (масляный насос, масляная магистраль высокого давления)Fig. 13 Start of hydrodynamic transmission (oil pump, high pressure oil line)
Фиг. 14 Схема расположения узлов в береговом помещении БПКFig. 14 Layout of units in the onshore BOD room
Береговая проточная гидроэлектростанция состоит из определенного числа береговых проточных комплексов (БПК) (их число определяется необходимой мощностью станции), включающих в свой состав несколько (до 25) турбинных платформ, каждая из которых представляет собой сборную железобетонную конструкцию 1 (фиг. 1), установленную на свайное основание 2 (фиг. 2) на дно водоема. Сборная железобетонная конструкция 1 турбинной платформы включает в себя донный корпус 3 (фиг. 3), опорную плиту 4 (фиг. 4), рабочий корпус 5 (фиг. 5), по меньшей мере, один промежуточный корпус 6 (фиг. 6), верхний корпус 7 (фиг. 7). Число промежуточных корпусов 6 в турбинной платформе определяется ее нахождением в БПК, так как каждая последующая турбинная платформа смещается вглубь русла реки, относительно предыдущей для повышения эффективности ее работы и величиной поднятия на реке паводковых вод с таким расчетом, чтобы верхний корпус 7 турбинной платформы ими не затапливался. Гидравлическая турбина 8 (фиг. 1) устанавливается на турбинной платформе и представляет собой закрепленные на ведущий вал 9 рабочие роторы 10, которые выполнены с возможностью свободного их вращения в рабочем корпусе 5 железобетонной конструкции (фиг. 8).A coastal flow-through hydroelectric power station consists of a certain number of coastal flow-through complexes (BFC) (their number is determined by the required power of the station), which includes several (up to 25) turbine platforms, each of which is a prefabricated reinforced concrete structure 1 (Fig. 1), installed onto the pile foundation 2 (Fig. 2) to the bottom of the reservoir. Prefabricated reinforced concrete structure 1 of the turbine platform includes a bottom housing 3 (Fig. 3), a base plate 4 (Fig. 4), a working housing 5 (Fig. 5), at least one intermediate housing 6 (Fig. 6), upper housing 7 (Fig. 7). The number of intermediate buildings 6 in the turbine platform is determined by its location in the BOD, since each subsequent turbine platform is shifted deeper into the river bed, relative to the previous one, to increase the efficiency of its operation and the magnitude of the rise of flood waters on the river so that the upper housing 7 of the turbine platform is not affected by them was flooded. Hydraulic turbine 8 (Fig. 1) is installed on a turbine platform and consists of working rotors 10 mounted on the drive shaft 9, which are designed to rotate freely in the working housing 5 of a reinforced concrete structure (Fig. 8).
Рабочие роторы 10 (фиг. 9) гидравлической турбины 8 выполнены из 24-х или 48-ми поворотных рабочих лопастей. Число поворотных рабочих лопастей в роторе зависит от скорости движения водного потока в речных акваториях. Там, где его скорости больше 1 м/сек, турбина будет эффективно работать и с 24 поворотными рабочими лопастями. А там, где скорость течения меньше 1 м/сек для эффективной работы гидротурбины нужно увеличивать число поворотных рабочих лопастей на ее роторах до 48.The working rotors 10 (Fig. 9) of the hydraulic turbine 8 are made of 24 or 48 rotary working blades. The number of rotating working blades in the rotor depends on the speed of water flow in river waters. Where its speed is greater than 1 m/sec, the turbine will work effectively with 24 rotating blades. And where the flow speed is less than 1 m/sec, for the hydraulic turbine to operate efficiently, it is necessary to increase the number of rotating working blades on its rotors to 48.
Верхний край турбинной платформы расположен над уровнем воды. У верхнего конца ведущего вала 9, расположенном над верхним краем турбинной платформы, закреплен ведущий шкив большого диаметра 11 (фиг. 10), соединенный транспортерно-ременной передачей 12 с ведомым шкивом 13 повышающего редуктора 14. Транспортерно-ременная передача 12 представляет собой пятислойную десятисантиметровую транспортерную ленту, в трех крайних смежных слоях, которые распложены у внутренней поверхности, относительно натяжения, выполнены отверстия 15 (фиг. 11) для исключения пробуксовывания ведомого шкива 13. Повышающий редуктор 14 соединен через предохранительную муфту 16 с мультипликатором 17 (фиг. 12). Мультипликатор 17 через предохранительную муфту 18 соединен с масляным насосом 19 (фиг. 13), входящим в гидродинамическую передачу.The upper edge of the turbine platform is located above the water level. At the upper end of the drive shaft 9, located above the upper edge of the turbine platform, there is a large-diameter drive pulley 11 (Fig. 10), connected by a conveyor-belt drive 12 to a driven pulley 13 of the boost gearbox 14. The conveyor-belt drive 12 is a five-layer ten-centimeter conveyor belt, in the three outer adjacent layers, which are located near the inner surface, relative to the tension, holes 15 are made (Fig. 11) to prevent slipping of the driven pulley 13. The boost gearbox 14 is connected through a safety clutch 16 to the multiplier 17 (Fig. 12). The multiplier 17 is connected through a safety clutch 18 to an oil pump 19 (Fig. 13), which is part of the hydrodynamic transmission.
Гидродинамическая передача представляет собой масляный насос 19, имеющий масляную магистраль высокого давления 20, соединенную со впускным клапаном 21 (фиг. 14), стоящим на емкости высокого давления масла 22, соединенной подводящим маслопроводом 23 с гидромотором 24, соединенным с электрогенератором 25. Отводящие маслопроводы 26 соединены с емкостью низкого давления 27, которая соединена с масляной магистралью низкого давления 28 масляного насоса 19.The hydrodynamic transmission is an oil pump 19 having a high-
Впускные клапаны 21, емкости высокого давления масла 22, подводящий маслопровод 23, гидромотор 24, электрогенератор 25, отводящий маслопровод 26, емкость низкого давления 27 расположены в береговом помещении 29.
Ведущий вал 9 с помощью корпусов с подшипниками 30 (фиг. 7) и 31 (фиг. 4) крепится в верхней и нижней частях турбинной платформы.The drive shaft 9, using housings with bearings 30 (Fig. 7) and 31 (Fig. 4), is mounted in the upper and lower parts of the turbine platform.
Береговая проточная гидроэлектростанция работает следующим образом:A coastal flow hydroelectric power station operates as follows:
Отдельные части платформы монтируют на берегу из железобетонных плит, а потом на постоянном месте собирают в цельную конструкцию. На свайное основание 2 (фиг. 2) на дне реки первым устанавливают донный опорный корпус 3 (фиг. 3). В него вставляется опорная плита 4 (фиг. 4) в центральное отверстие которой для корпуса с подшипником 31 крепят нижний конец ведущего вала турбины 9. На опорную плиту 4 устанавливают рабочий корпус платформы 5, где размещаются рабочие роторы турбины 10. Их число зависит от глубины водного потока и может колебаться от 1 до 6 на речных вариантах береговых турбинных платформ. На рабочий корпус платформы 5 устанавливается один или несколько промежуточных корпусов 6, а на него верхний корпус 7 турбинной платформы.Separate parts of the platform are mounted on the shore from reinforced concrete slabs, and then assembled into a solid structure at a permanent location. On the pile foundation 2 (Fig. 2) at the bottom of the river, the bottom support body 3 (Fig. 3) is first installed. A support plate 4 is inserted into it (Fig. 4) into the central hole of which the lower end of the drive shaft of the turbine 9 is attached to the housing with a bearing 31. The working body of the platform 5 is installed on the support plate 4, where the working rotors of the turbine 10 are located. Their number depends on the depth water flow and can range from 1 to 6 on river versions of onshore turbine platforms. One or more intermediate housings 6 are installed on the working body of the platform 5, and the upper housing 7 of the turbine platform is installed on it.
В верхнем конце ведущего вала 9 гидротурбины закреплен ведущий шкив большего диаметра 11 (фиг. 10), передающий вращение посредством специальной транспортерно-ременной передачи 12 на ведомый шкив повышающего редуктора 13, с повышающего редуктора 14 через предохранительную муфту 16 вращение передается на мультипликатор 17 (фиг. 11), соединенный через предохранительную муфту 18 с масляным насосом 19, вращение которого обеспечивает создание давления в масляной магистрали высокого давления 20 (фиг. 13), предающую его в береговое помещение БПК 29 (фиг. 14) через впускной клапан 21 в емкость высокого давления масла 22, соединенной подводящим маслопроводом 23 с гидромотором 24, приводящим в действие электрогенератор 25, и отводящим маслопроводом 26, соединенным с емкостью низкого давления 27 из которой по масляной магистрали низкого давления 28 масло вновь поступает в масляный насос 19 для следующего цикла работы гидродинамической передачи.At the upper end of the drive shaft 9 of the hydraulic turbine, a drive pulley of a larger diameter 11 is fixed (Fig. 10), transmitting rotation through a special conveyor-belt drive 12 to the driven pulley of the step-up gearbox 13; from the step-up gearbox 14 through the safety clutch 16, the rotation is transmitted to the multiplier 17 (Fig. 11), connected through a safety coupling 18 to the oil pump 19, the rotation of which ensures the creation of pressure in the high-pressure oil line 20 (Fig. 13), delivering it to the onshore room of the BOD 29 (Fig. 14) through the
Полученная от электрогенераторов электроэнергия на данном береговом проточном комплексе (БПК) передается на электроподстанцию ГЭС. С электроподстанции электроэнергия поступает в систему электрических сетей потребителей.The electricity received from electric generators at this coastal flow complex (BFC) is transferred to the electrical substation of the hydroelectric power station. From the electrical substation, electricity enters the consumer electrical network system.
На гидроэлектростанциях предлагаемого типа малой мощности токорегулирующая аппаратура может устанавливаться и непосредственно в токогенерирующем помещении 29, а потом направляться в локальные сети потребителям.At low-power hydroelectric power plants of the proposed type, current control equipment can be installed directly in the current-generating
Береговые проточные гидроэлектростанции могут быть за счет блочной конструкции любой мощности от мобильных (на вездеходных автомобильных шасси для газовиков, нефтяников и военных), до стационарных, способных обеспечить электроэнергией от маленькой отдаленной метеостанции или поселка до целых городов на берегах больших рек.Due to their block design, coastal flow hydroelectric power stations can be of any capacity, from mobile (on all-terrain vehicle chassis for gas workers, oil workers and the military), to stationary, capable of providing electricity from a small remote weather station or village to entire cities on the banks of large rivers.
Стационарный вариант береговой проточной гидроэлектростанции включает в себя несколько береговых проточных комплексов, располагающихся по берегу реки и каждый из которых может иметь до 25 турбинных платформ.The stationary version of a coastal flow-through hydroelectric power station includes several coastal flow-through complexes located along the river bank and each of which can have up to 25 turbine platforms.
Предлагаемое техническое решение позволяет создавать с минимальными затратами труда, средств и материалов практически любые необходимые площади рабочих поверхностей турбин, а значит и мощности гидроэлектростанций. В сравнении с прототипом его создание значительно проще, дешевле и может использоваться на речных акваториях с широким диапазоном глубин водного потока и его скорости.The proposed technical solution makes it possible to create, with minimal labor, money and materials, almost any required area of the working surfaces of turbines, and hence the power of hydroelectric power plants. Compared to the prototype, its creation is much simpler, cheaper and can be used in river areas with a wide range of water flow depths and speeds.
Дешевизна создания предлагаемого изобретения во многом определяется, практически полным отсутствием набережных гидротехнических работ. Кроме того монтаж железобетонных платформ-оснований очень простой, заключающийся в последовательной установке их элементов на свайное основание на дно реки.The low cost of creating the proposed invention is largely determined by the almost complete absence of embankment hydraulic engineering works. In addition, the installation of reinforced concrete platform foundations is very simple, consisting in the sequential installation of their elements on a pile foundation at the bottom of the river.
Нахождение электрогенерирующего оборудования у предлагаемой станции в специальном помещении на берегу позволяет сильно уменьшить его стоимость, но в тоже время значительно увеличить его надежность и долговечность работы.The location of power generating equipment at the proposed station in a special room on the shore can greatly reduce its cost, but at the same time significantly increase its reliability and longevity.
Для создания предлагаемого типа станций не требуется налаживать производство новых сложных механизмов и агрегатов, а можно комплектовать ее уже серийно выпускаемыми масляными насосами, редукторами, мультипликаторами, гидромоторами и электрогенераторами необходимой мощности. Ведущий вал турбины, как уже выше отмечалось, может быть изготовлен из буровых штанг, соединенных серийными муфтами. Конструкция ведущего шкива позволяет легко изготовить его из листового металла или пластика и метизов необходимого размера. Специальная транспортерно-ременная передача, предлагаемая в изобретении, также легко может изготавливаться из серийно выпускаемых транспортерных лент.To create the proposed type of station, it is not necessary to set up the production of new complex mechanisms and units, but can be equipped with already commercially produced oil pumps, gearboxes, multipliers, hydraulic motors and electric generators of the required power. The turbine drive shaft, as noted above, can be made of drill rods connected by serial couplings. The design of the drive pulley makes it easy to manufacture it from sheet metal or plastic and hardware of the required size. The special conveyor-belt drive proposed in the invention can also easily be made from commercially available conveyor belts.
Предлагаемое изобретение может круглогодично эффективно работать на равнинных участках рек с низким перепадом высот по руслу и небольшой скоростью водного потока, а также может быть применено на морских или океанических течениях. Оно позволяет избежать каких-либо отрицательных экологических воздействий на используемую акваторию или ее обитателей, а также не будет мешать судоходству и не окажет отрицательного влияния на ее рекреационные возможности.The proposed invention can work effectively all year round on flat sections of rivers with low elevation differences along the bed and low water flow speed, and can also be used on sea or ocean currents. It allows you to avoid any negative environmental impacts on the water area used or its inhabitants, and will not interfere with navigation and will not have a negative impact on its recreational opportunities.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения заключается в простоте изготовления гидравлической турбины при преобразовании энергии текущей воды с возможностью работы при небольших скоростях водного потока без потери мощности от разности расположения рабочих роторов турбины по глубине и в широком диапазоне возможных глубин водного потока.The technical result achieved by using the proposed invention is the simplicity of manufacturing a hydraulic turbine when converting the energy of flowing water with the ability to operate at low speeds of water flow without loss of power from the difference in the location of the working rotors of the turbine in depth and in a wide range of possible depths of the water flow.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2804790C1 true RU2804790C1 (en) | 2023-10-05 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2107834C1 (en) * | 1996-05-06 | 1998-03-27 | Владимир Петрович Милькин | Channel hydraulic drive |
| RU2189492C2 (en) * | 2000-03-21 | 2002-09-20 | Чупров Геннадий Семенович | Device for utilization of drive stream |
| DE102005028039A1 (en) * | 2005-06-17 | 2007-01-04 | Kücük, Cemil | Water wheel electricity generator, for installation in a river, has two reinforced concrete chambers for the generators with a belt drive from the water wheel |
| RU2342486C1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-12-27 | Новосибирский государственный технический университет | Hydro electric power station |
| CN215890299U (en) * | 2021-08-10 | 2022-02-22 | 尹宏章 | Water-supported floating hydroelectric power generation equipment |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2107834C1 (en) * | 1996-05-06 | 1998-03-27 | Владимир Петрович Милькин | Channel hydraulic drive |
| RU2189492C2 (en) * | 2000-03-21 | 2002-09-20 | Чупров Геннадий Семенович | Device for utilization of drive stream |
| DE102005028039A1 (en) * | 2005-06-17 | 2007-01-04 | Kücük, Cemil | Water wheel electricity generator, for installation in a river, has two reinforced concrete chambers for the generators with a belt drive from the water wheel |
| RU2342486C1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-12-27 | Новосибирский государственный технический университет | Hydro electric power station |
| CN215890299U (en) * | 2021-08-10 | 2022-02-22 | 尹宏章 | Water-supported floating hydroelectric power generation equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8026625B2 (en) | Power generation systems and methods | |
| US9086047B2 (en) | Renewable energy extraction device | |
| US20190368464A1 (en) | Submerged Water Column Power Generation System | |
| KR20100131078A (en) | Floating hydroelectric generator | |
| US7661922B2 (en) | Installation for harvesting energy of tides (IHET) in shallow waters | |
| JP2009281142A (en) | Hydroelectric power generation facility | |
| RU2459974C1 (en) | Wave electric power station | |
| RU2804790C1 (en) | Coastal flow hydroelectric power plant | |
| CA3028920C (en) | A system and method for extracting power from tides | |
| KR101190780B1 (en) | Hydro-power generator that rotates in the direction of fluid flow | |
| RU2508467C2 (en) | Submersible monoblock microhydro power plant | |
| WO2012127486A1 (en) | System for generation of electrical power by siphoning sea water at sea shore | |
| RU2431015C1 (en) | Diversion well hydraulic power plant | |
| GB2415748A (en) | Water wheel tidal barrage | |
| CN103147901B (en) | Motorless floating ocean current power generation system | |
| CN114215677A (en) | Circulating water multistage power generation system | |
| JP2017053320A (en) | Power generator | |
| CN201106520Y (en) | Wind and hydropower integrated power station | |
| RU2347939C2 (en) | Universal sea power generation plant | |
| KR20100095687A (en) | Horizontal hydroelectric power system | |
| CA2694150A1 (en) | The helical pathway system and method for harvesting electrical power from water flows using oval helical turbines | |
| RU2347935C2 (en) | In-channel river plant | |
| RU2789702C1 (en) | Coastal wave power plant | |
| RU2779061C2 (en) | Damless hydroelectric power station | |
| RU2775945C1 (en) | Wave unit |