Гидроэлектростанция



Гидроэлектростанция
Гидроэлектростанция
Гидроэлектростанция
Гидроэлектростанция
Гидроэлектростанция
Гидроэлектростанция
Гидроэлектростанция
Гидроэлектростанция

 


Владельцы патента RU 2607142:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано при производстве электроэнергии на реках. Гидроэлектростанция состоит из одного и более рядов цепочек плавучих гидротурбинных модулей, приводящих во вращение электрогенератор. Каждый ряд цепочек модулей имеет отбойник в виде клина для отвода посторонних предметов. Рамы модулей соединены между собой при помощи шарнирных сочленений в последовательную цепочку. Модули представляют собой звенья цепочки. Гидротурбины соседних модулей соединены между собой кинематически. Модуль выполнен в виде пары плавучих гидротурбин, цилиндрические корпусы которых наполнены материалом легче воды, не впитывающим воду. На поверхности цилиндрического корпуса гидротурбин установлены лопасти на шарнирных петлях. Лопасти при вращении гидротурбины раскрываются в рабочее положение при вхождении лопасти в воду. При выходе лопастей из воды складываются на цилиндрическую поверхность корпуса с возможностью фиксации в закрытом положении при помощи механизма с переставляемым упором. Наружная поверхность сложенных лопастей представляет собой цилиндрическую поверхность. Вертикальные стойки отбойника, установленного на раме первого по течению модуля, имеют возможность подъема и опускания в воду. Изобретение направлено на снижение материалоемкости и повышение надежности гидротурбин. 8 ил.

 

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано при производстве электроэнергии на реках.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является гидроэлектростанция (ГЭС), представляющая собой плавсредство, закрепленное тросами с опорами на берегу, содержащее один ряд и более турбин, параллельно установленных на полых платформах, переходящих в острые грани по вертикали в носовой части, валы которых установлены в подшипниковых опорах с возможностью вертикального перемещения и кинематически связаны с электрогенератором и пускорегулирующим оборудованием, при этом на валах турбин смонтированы звездочки, соединенные между собой цепями, а перед плавсредством установлен фильтр в виде клина для отвода предметов (бревен, досок), отличающаяся тем, что лопасти турбин имеют серповидный профиль и закреплены к корпусам валов так, что их кромки образуют с зеркалом воды острый угол, а полые платформы имеют в поперечном сечении трапецеидальную форму, переходящую в острые грани по вертикали в тыльной части, вертикальные стойки фильтра, установленного неподвижно на расстоянии от плавсредства, снабжены роликами с возможностью проворота, а электрогенератор и пускорегулирующее оборудование устанавливаются на берегу (RU 2451824, F03B 7, F03B 13/10 «Гидроэлектростанция», автор Засеев Л.З.).

Данная гидроэлектростанция имеет следующие недостатки:

- полые платформы, на которых установлены турбины, увеличивают материалоемкость, усложняют и снижают надежность конструкции ГЭС;

- неподвижно закрепленные на валу турбин серповидные лопасти не позволяют поочередно останавливать турбины при проведении работ по ремонту и обслуживанию лопастей, чтобы обеспечить безопасность работ при демонтаже и перемещении плавсредства ГЭС на берег осенью перед ледоставом, а также при его обратном перемещении на поверхность воды весной после ледохода;

- необходимость проведения бетонных работ на берегах с целью сужения русла реки и устройства опор для закрепления ГЭС тросами требует значительных капитальных вложений, при этом теряется мобильность ГЭС, необходимая для обеспечения электроэнергией, например, рыболовецких бригад, постоянно меняющих место лова вдоль реки.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеназванных недостатков, а именно снижение материалоемкости и повышение надежности гидротурбин путем применения попарно закрепленных на легких рамах плавучих гидротурбин со складными лопастями, кинематически связанных между собой в виде цепочки, что позволяет исключить из конструкции ГЭС полые платформы и повысить безопасность работ при обслуживании гидроэлектростанции, связанных с сезонностью работы ГЭС, и обеспечить мобильность ГЭС путем применения якорного крепления цепочек плавучих гидротурбин ко дну, что позволяет исключить необходимость в проведении бетонных работ.

Техническая сущность предлагаемого решения заключается в том, что гидроэлектростанция, представляющая собой цепочки кинематически связанных между собой плавучих гидротурбинных модулей, закрепленных ко дну реки якорями на канатах, содержащая один ряд и более цепочек плавучих гидротурбинных модулей, установленных параллельно друг другу, вдоль течения реки, кинематически связанных с электрогенератором и пускорегулирующим оборудованием, а каждый ряд цепочек гидротурбинных модулей имеет отбойник в виде клина для отвода предметов (бревен, досок и т.п.), отличающаяся тем, что с целью исключения отдельных плавучих платформ сами парные гидротурбины модулей выполнены плавучими путем наполнения цилиндрических корпусов гидротурбин материалом легче воды, не впитывающим воду, например пенопластом, а на самой поверхности цилиндрического корпуса гидротурбин установлены лопасти на шарнирных петлях, при этом лопасти при вращении гидротурбины раскрываются в рабочее положение при вхождении лопасти в воду, а при выходе лопастей из воды они закрываются, укладываясь на цилиндрическую поверхность корпуса, с возможностью фиксации в закрытом положении, при этом поверхность сложенных лопастей также представляет собой цилиндрическую поверхность, вертикальные стойки отбойника, установленного на раме первого по течению гидротурбинного модуля, имеют возможность подъема и опускания в воду, а электрогенератор и пускорегулирующее оборудование устанавливаются либо на раме одного из гидротурбинных модулей, либо на берегу.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где

на Фиг. 1 изображен гидротурбинный модуль, вид сверху;

на Фиг. 2 изображен гидротурбинный модуль, вид сбоку;

на Фиг. 3 изображена гидроэлектростанция, вид сверху;

на Фиг. 4 изображена гидроэлектростанция, вид сбоку;

на Фиг. 5 изображено сечение А-А гидроэлектростанции;

на Фиг. 6 изображено сечение Б-Б гидротурбины, механизм фиксации лопасти в закрытом положении;

на Фиг. 7 изображено сечение Б-Б гидротурбины, механизм фиксации лопасти в открытом положении.

На Фиг. 8 изображены лопасти гидротурбин, установленные на шарнирных петлях.

Гидроэлектростанция содержит гидротурбинные модули 26 (фиг. 3), рамы которых соединены между собой при помощи шарнирных сочленений 27 (фиг. 3) в последовательную цепочку, где гидротурбинные модули 26 (фиг. 3) представляют собой звенья цепочки, при этом гидротурбины соседних модулей соединены между собой кинематически, например при помощи карданной передачи 16 (см. фиг. 4).

Гидротурбинный модуль (далее ГТМ) 26 (фиг. 3) представляет собой пару плавучих гидротурбин 1 и 2 (см. фиг. 1 и 2), установленных на подшипниках 4 (фиг. 1) на раме 3 (фиг. 1), по периметру рамы 3 (фиг. 1) и между гидротурбинами 1 и 2 (фиг. 1) оборудованы подмостки 5 и 6 (фиг. 1) для прохода людей при обслуживании ГТМ. Внутренний объем корпуса гидротурбин 1 и 2 (фиг. 1) заполнен легким, не впитывающим воду материалом, обеспечивающим плавучесть гидротурбины, например пенопластом 21 (см. фиг. 5, 6).

На цилиндрической поверхности корпуса гидротурбин 1 и 2 (фиг. 1) на шарнирных петлях 36 (фиг. 8) установлены лопасти 11 (фиг. 2), а на торцевой поверхности корпуса гидротурбин 1 и 2 (фиг. 1) под каждой лопастью 11 (фиг. 2) установлены фиксаторы 28 (фиг. 6) специального механизма фиксации лопастей 11 (фиг. 2) в закрытом положении (см. фиг. 1, 2, 6, 7). Фиксация лопастей 11 (фиг. 2) в закрытом положении или их освобождение осуществляется при помощи механизма с переставляемым упором 30 (фиг. 6), имеющего возможность занимать два положения на направляющей стойке 34 (фиг. 6), верхнее и нижнее (см. фиг. 2, 6, 7).

Выходные валы обеих гидротурбин 1 и 2 (фиг. 1) ГТМ связаны между собой кинематически любой механической передачей, например при помощи угловых редукторов 14 (фиг. 2) и промежуточных валов 12 (фиг. 1), соединяющихся между собой муфтами 13 (фиг. 2). Промежуточные валы 12 (фиг. 1) имеют на выходных концах подшипниковые опоры 10 (фиг. 2), на одном из выходных концов имеется управляемая разъединительная муфта 15 (фиг. 2). Передача вращения гидротурбин 1 и 2 (фиг. 1) на промежуточный вал соседнего ГТМ при стыковании ГТМ производится посредством карданной передачи 16 (фиг. 4).

Каждый ГТМ имеет с обеих сторон якоря 7 (фиг. 1), спускаемые в воду и поднимаемые из воды на канатах 8 (фиг. 1) посредством лебедок 9 (фиг. 1).

Первый по течению ГТМ в цепочке имеет опускаемый и поднимаемый из воды отбойник 19 (фиг. 4), представляющий собой решетчатую, клиновидную конструкцию, который предотвращает повреждение гидротурбин от плывущих по течению предметов, отводя их в сторону от ГТМ.

С целью получения необходимой мощности путем суммирования энергии вращения гидротурбин можно располагать несколько цепочек ГТМ параллельно друг другу, передавая энергию вращения гидротурбин от цепочки к цепочке при помощи карданного вала 20 (фиг. 3) и отключаемой муфты 15 (фиг. 5).

Пару гидротурбин 1 и 2 (фиг. 1) на любом ГТМ можно отключать путем перестановки упоров 30 (фиг. 6) у каждой гидротурбины 1 и 2 (фиг. 1) на верхнее положение, при котором закрепленные на гидротурбинах 1 и 2 (фиг. 1) напротив каждой лопасти 11 (фиг. 2) подпружиненные рычаги 29 (фиг. 6) в процессе вращения гидротурбин 1 и 2 (фиг. 1) наезжают верхним концом на упор 30 (фиг. 6), подпружиненные рычаги 29 (фиг. 6) при этом перекидываются в другую сторону, задвигая стопоры 28 (фиг. 6) в отверстие на сложенной лопасти 11 (фиг. 2) и фиксируя лопасть 11(фиг. 2) в этом положении, при дальнейшем вращении гидротурбин 1 и 2 (фиг. 1) последовательно оказываются фиксированными в сложенном положении все лопасти гидротурбин 1 и 2 (фиг. 1), таким образом выключая пару гидротурбин 1 и 2 (фиг. 1) этого ГТМ от всей кинематической цепочки гидротурбин на всех ГТМ. После отключения пары гидротурбин 1 и 2 (фиг. 1) на ГТМ от воздействия потока можно остановить вращение гидротурбин ГТМ путем отключения муфты 15 (фиг. 3) на этом ГТМ.

Для включения ГТМ в общую цепочку ГТМ следует включить муфту 15 (фиг. 3) на ГТМ, чтобы пара гидротурбин 1 и 2 (фиг. 2) начали вращение, и переставить упоры 30 (фиг. 6) в нижнее положение, при котором подпружиненные рычаги 29 (фиг. 6) нижним своим концом последовательно наезжали на упор 30 (фиг. 6) и перекидывались на другую сторону, выдвигая стопор 28 (фиг. 6) из отверстия на складных лопастях 11 (фиг. 2) и расфиксируя лопасти 11 (фиг. 2), чтобы они под воздействием собственного веса раскрывались и подвергались воздействию потока воды, включаясь в работу остальных ГТМ.

На одном из ГТМ устанавливается электрогенератор 24 (фиг. 3), подсоединенный через мультипликатор 22 (фиг. 3), управляемую муфту 15 (фиг. 3) и угловой редуктор 14 (фиг. 3) к общему промежуточному валу 12 (фиг. 2), таким образом вся вращательная энергия цепочек ГТМ оказывается замкнутой на нем.

Электрогенератор 24 (фиг. 3) через пускорегулирующее оборудование 23 (фиг. 3) и кабель 35 (фиг. 3) соединяется с потребителем 25 (фиг. 3), находящимся на берегу.

Гидроэлектростанция работает следующим образом. При монтаже гидроэлектростанции на реке выбирается удобное для ее установки место. Если ГТМ 26 (фиг. 3) находятся на берегу, их надо на своей паре гидротурбин 1 и 2 (фиг. 1) со сложенными лопастями 11 (фиг. 2), как на колесах, прикатить к воде по одному. Спустить на воду необходимое количество ГТМ, собрать цепочку ГТМ при помощи шарнирных сочленений 27 (фиг. 3) и отбуксировать моторной лодкой на место установки, дать развернуться и встать по течению цепочку ГТМ, спустить все якоря 7 (фиг. 1) ГТМ, путем стравливания и выбирания канатов 8 (фиг. 1) при помощи лебедок 9 (фиг. 1), выставить оптимальное положение гидротурбин 1 и 2 (фиг. 1) ГТМ 26 (фиг. 3) относительно потока. Закрепить на первом по течению ГТМ отбойник 19 (фиг. 3) и опустить его в воду.

Таким же образом спустить на воду и поставить на якорь остальные цепочки ГТМ 26 (фиг. 3) на необходимом расстоянии друг от друга. Соединить цепочки ГТМ 26 (фиг. 3) между собой при помощи карданных валов 20 (фиг. 3). Промежуточные валы 12 (фиг. 1) соседних ГТМ каждой цепочки соединить при помощи карданных передач 16 (фиг. 4).

Переставляемые упоры 30 (фиг. 6) на направляющей стойке 34 (фиг. 6) всех ГТМ переставляются на нижнее положение, гидротурбины 1 и 2 (фиг. 1) на первом ГТМ проворачиваются вручную на один оборот для освобождения всех стопоров 28 (фиг. 6) из лопастей 11 (фиг. 2) этих гидротурбин, чтобы они начали вращаться от воздействия потока на раскрытые лопасти, последовательно включаются управляемые муфты 15 (фиг. 3) на каждом ГТМ, при этом при вращении гидротурбин 1 и 2 (фиг. 1) происходит освобождение от стопоров 28 (фиг. 6) всех лопастей 11(фиг. 2) на всех гидротурбинах 1 и 2 (фиг. 1) остальных ГТМ, эти лопасти включаются в работу и промежуточные валы 12 (фиг. 2) всех ГТМ начинают вращаться. В последнюю очередь, после проверки включения лопастей всех ГТМ, включается управляемая муфта 15 (фиг. 2) мультипликатора 22 (фиг. 3) привода электрогенератора 24 (фиг. 3), электрогенератор 24 (фиг. 3) начинает вырабатывать ток, который передается через пускорегулирующее оборудование 23 (фиг. 3) и кабель 35 (фиг. 3) потребителю 25 (фиг. 3).

Перед ледоставом остановка и демонтаж цепочек ГТМ производится в обратном порядке, разъединенные ГТМ буксируются к берегу и выкатываются на гидротурбинах 1 и 2 (фиг. 1) со сложенными лопастями 11 (фиг. 2) на место, где не достает вода при весеннем разливе, и ставятся на хранение до следующей весны.

Таким же образом, при необходимости ремонта, можно отключить и отсоединить от общей цепочки любой ГТМ, выкатить его на берег и произвести ремонт.

Предлагаемое изобретение позволяет решить следующие задачи:

- Исключение из конструкции ГЭС полых платформ, на которых располагаются гидротурбины, путем применения гидротурбин, роторы которых сами обладают плавучестью, что позволяет снизить материалоемкость, упрощает конструкцию и повышает надежность работы ГЭС.

- Применение модульного принципа конструкции ГЭС путем применения гидротурбинных модулей (ГТМ), представляющих собой пару плавучих гидротурбин, установленных на общей раме, оснащенных складными лопастями с механизмом фиксации их в сложенном положении, и валы которых кинематически связаны между собой, а также имеют возможность подсоединиться к соседнему ГТМ при помощи регулируемой муфты и карданной передачи, позволяют выборочно отключать турбины при проведении работ по ремонту и обслуживании лопастей, чтобы обеспечить безопасность работ при демонтаже и перемещении ГТМ на берег осенью перед ледоставом, а также при его обратном перемещении на поверхность реки весной после ледохода;

- Применение якорного крепления каждого ГТМ ко дну позволяет отказаться от необходимости проведения бетонных работ на берегах с целью сужения русла реки и устройства опор для закрепления ГЭС тросами, которые требуют значительных капитальных вложений, при этом у гидроэлектростанции появляется мобильность ГЭС, необходимая для обеспечения электроэнергией, например, рыболовецких бригад, постоянно меняющих место лова вдоль реки;

Гидроэлектростанция, состоящая из одного и более рядов цепочек плавучих гидротурбинных модулей, закрепленных ко дну реки якорями на канатах, установленных параллельно друг другу вдоль течения реки и приводящих во вращение электрогенератор с пускорегулирующим оборудованием, а каждый ряд цепочек гидротурбинных модулей имеет отбойник в виде клина для отвода посторонних предметов, отличающаяся тем, что гидротурбинные модули, рамы которых соединены между собой при помощи шарнирных сочленений в последовательную цепочку, где гидротурбинные модули представляют собой звенья цепочки, при этом гидротурбины соседних модулей соединены между собой кинематически, и гидротурбинный модуль выполнен в виде пары плавучих гидротурбин, цилиндрические корпусы которых наполнены материалом легче воды, не впитывающим воду, а на самой поверхности цилиндрического корпуса гидротурбин установлены лопасти на шарнирных петлях, при этом лопасти при вращении гидротурбины раскрываются в рабочее положение при вхождении лопасти в воду, а при выходе лопастей из воды складываются на цилиндрическую поверхность корпуса с возможностью фиксации в закрытом положении при помощи механизма с переставляемым упором, при этом наружная поверхность сложенных лопастей также представляет собой цилиндрическую поверхность, вертикальные стойки отбойника, установленного на раме первого по течению гидротурбинного модуля, имеют возможность подъема и опускания в воду, а электрогенератор и пускорегулирующее оборудование устанавливаются либо на раме одного из гидротурбинных модулей, либо на берегу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкциям для получения электроэнергии из возобновляемых источников. Альтернативная гидроэлектростанция содержит водохранилище верхнего бьефа 2, конструкцию для его размещения на необходимой высоте, в которую включено здание с машинным залом, гидротурбину, устройство подвода воды к гидротурбине, ветродвигатель 7 с вертикальной осью вращения, водохранилище нижнего бьефа 1.

Преобразователь энергии содержит плотину с уровнем воды, которая содержит по меньшей мере одно окно, которое соединяет наливную емкость с выпускной емкостью через кран.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к малым гидроэлектростанциям. Устройство превращения энергии свободного течения воды в электроэнергию содержит корпус 1, в котором на валу 2 установлено гидроколесо.

Заявленное изобретение относится к области ветро- и гидроэнергетики и может быть использовано для генерирования электроэнергии. Приливный и ветроэлектрический генератор содержит установочную раму (10), вертикальный вращающийся вал (20), установочные планки лопастей (30) и (30′), опорные кольца (40) и (40′), вертикальные опорные стержни (50); лопасти (60) и (60′), вертикальные опорные рамы (70), горизонтальные рамы (80), установочный элемент (20′), тросовую опору (50′), средство (90) регулирования степени развертывания лопастей, средство (100) повышения кпд генератора и генераторное средство (200), которое связано с нижним концом вертикального вращающегося вала.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к области производства электрической энергии. Гидротурбина включает водовод 1, соединенный с верхним и нижним кожухами 3 и 6, внутри которых расположено рабочее колесо 2, с установленными равномерно на диске ковшами 4, выполненными из неразъемно-соединенных друг с другом двух одинаковых металлических листов с образованием между ними угла меньше 180° и ребра жесткости с противоположной стороны.

Изобретение может быть использовано в гидроэнергетике в качестве устройства для преобразования энергии самотечного водного потока в электроэнергию. Бесплотинная гидроэлектростанция содержит лопастное колесо и корпус, установленный на опоре.

Мини-гэс // 2533281
Изобретение относится к преобразователям энергии потока, расположенным вдоль него и отбирающим гидравлическую энергию на расстоянии, определенном длиной преобразователя.

Устройство относится к области энергетики и предназначено для получения электрической энергии от водных потоков: ручьев, рек, морских течений и приливов, а также воздушных потоков.

Изобретение относится к области гидроэнергетики. Гидроаккумулирующая электростанция на равнинных реках содержит русловые гидроэнергоагрегаты, включающие осевые насосы, приводящиеся во вращение русловыми гидроколесами через мультипликаторы.

Изобретение относится к области гидроэлектрической выработки электроэнергии. Сферическая турбина 96 выполнена для вращения в поперечном направлении в цилиндрической трубе под действием рабочего вещества, протекающего через трубу в любом направлении.

Изобретение относится к гидродинамической машине с двумя или более рабочими колесами. Машина содержит корпус (2), по крайней мере два рабочих колеса (3, 4), по крайней мере две лопасти (6), установленные с возможностью вращения, равномерно расположенные вдоль окружности колес (3, 4), оси которых параллельны оси рабочего колеса.

Изобретение относится к области малой гидроэнергетики. Направляющий аппарат микрогидроэлектростанции образован совокупностью продольно ориентированных ребер, формирующих совокупность направляющих каналов для подачи ускоренных струй воды к лопаткам рабочего колеса гидротурбины и размещенных в кольцевом пространстве между наружной и внутренней оболочками базового корпуса агрегата, концентрически охватывающими мультипликатор и электрогенератор.

Изобретение относится к гидроэлектрической турбине для генерации электричества путем извлечения мощности из приливного потока воды через турбину. Технический результат - устранение электрического дисбаланса катушек вследствие эксцентричного вращения ротора.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям устройств для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к свободопоточным гидроэлектростанциям, которые размещают на равнинных реках с низкопотенциальным водным потоком.

Группа изобретений относится к установке и методу для генерирования энергии из потока жидкости. Установка для монтажа поперек пласта воды, в которой используется падение напора от напорной стороны к ненапорной стороне для генерирования электричества с использованием потока воды, содержит комплект элементов, расположенных на расстоянии друг от друга.

Группа изобретений относится к системе подъема гидроэлектрической турбины. Система 10 содержит основание В, турбину Т, установленную основании В, и раму, имеющую проем, позволяющий продвигать раму вокруг установленной на основании В турбины Т посредством указанного проема.

Преобразователь энергии содержит плотину с уровнем воды, которая содержит по меньшей мере одно окно, которое соединяет наливную емкость с выпускной емкостью через кран.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к конструкции свободнопоточных микрогидроэлектростанций, преобразующих кинетическую энергию свободного потока воды в электрическую.

Изобретение относится к способу и системе для извлечения энергии из перемещающихся текучих сред. В способе извлечения механической энергии из перемещающихся масс текучей среды, текучая среда входит в инкапсулирующее средство.

Изобретение относится к области силовых механизмов, а именно к ветряным и водяным двигателям. Установка предназначена для преобразования энергии потока воды или ветра и содержит основание 1, вал 3, ротор 4, жестко установленный на валу 3 с возможностью вращения вокруг своей оси, лопасти 10, установленные с возможностью изменения своего положения по отношению к потоку, нагрузочное устройство. Установка снабжена корпусом 2, установленным на основании 1, в котором размещен вал 3, поворотной втулкой 5, установленной в отверстии ротора 4, рычагами с роликами, жестко закрепленными на поворотной втулке 5, основным кулачком 8 с выступами и впадинами, сидящим на диске 9, установленном на корпусе 2, цепной передачей 16 для передачи вращения нагрузочному устройству от лопастей 10, пружинами. Лопасти 10 установлены в отверстиях ротора 4 перпендикулярно оси вращения ротора 4. Ролики вместе с рычагами установлены с возможностью качения по выступам и впадинам основного кулачка 8, преодолевая усилия пружин, и поворачивания лопастей на 90° и обратно, устанавливая лопасти 10 перпендикулярно потоку при рабочей фазе и вдоль потока при нерабочей. Изобретение направлено на создание мощной и удобной в эксплуатации установки. 4 з.п. ф-лы, 15 ил.
Наверх