BRPI0919189B1

BRPI0919189B1 - usina hidrelétrica

Info

Publication number: BRPI0919189B1
Application number: BRPI0919189-5A
Authority: BR
Inventors: Rohden Rolf
Original assignee: Wobben Aloys
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2009-08-24
Publication date: 2019-11-19
Also published as: AR073271A1; CN102144089B; KR20110050712A; WO2010026072A2; JP2012502215A; JP5283755B2; US20110293416A1; CA2735765C; KR101292345B1; DE102008045500A1; EP2334925B1; WO2010026072A3; EP2334925A2; ES2656792T3; RU2011112785A; ES2656792T8; BRPI0919189A2; RU2488713C2; CA2735765A1; CN102144089A

Abstract

usina hidrelétrica a invenção se refere a uma usina hidrelétrica tendo canal de fluxo (40) configurado como um tubo em s tendo uma primeira, segunda, e terceira porções (100, 200, 300). o canal de fluxo (40) tem um primeiro diâmetro (400) e uma primeira linha de centro (410) na primeira porção (100), e segundo diâmetro (500) e uma segunda linha de centro (510) na terceira porção (300). um espaçamento (600) é provido entre a primeira e a segunda linhas de centro. a usina hidrelétrica ainda tem as lâminas de turbinas (10) na primeira porção (100), e um gerador (30) acoplado às lâminas de turbina (10) através de um eixo (20) na terceira porção (300). o canal de fluxo (40) compreende substancialmente aço na região do gerador (30).

Description

USINA HIDRELÉTRICA [0001] A presente invenção refere-se a uma usina hidrelétrica.

[0002] Várias usinas hidrelétricas são conhecidas.

[0003] Um exemplo de uma usina hidrelétrica conhecida que tem uma geometria de tubo em S é mostrada na Figura 1. Neste caso, um canal de fluxo 40 pode ser de uma configuração em forma de S tendo primeira, segunda e terceira porções 100, 200, 300. Aqui, a primeira e terceira porções 100, 300 podem ser essencialmente retilíneas e a primeira e segunda porções são dispostas comum espaçamento uma da outra. A segunda porção 200 serve para conectar a primeira e terceira porções 100, 300. O rotor com as lâminas da turbina 10 pode ser provido na área da primeira porção. As lâminas de turbina 10 podem ser acopladas a um gerador 30 por meio de um eixo. As lâminas de turbina 10 são acionadas pela corrente de água escoando através do canal de fluxo 40, e que o movimento de rotação é convertido em energia elétrica no gerador 30. O gerador 30 é geralmente disposto sobre uma fundação 50 de concreto.

[0004] Como estado da arte, referência é feita às FR 2550826, US 4319142 EUA, US 859.215, e JP 60-008474 A.

[0005] É um objetivo da presente invenção prover uma usina hidrelétrica que tenha maior eficiência.

[0006] Assim, é provida uma usina hidrelétrica acordo com a reivindicação 1.

[0007] Assim, é provida uma usina hidrelétrica que tem um canal de fluxo na forma de um tubo em S e tendo primeira, segunda e terceira porções. O canal de fluxo tem um primeiro diâmetro e uma primeira linha de centro na primeira porção e um segundo diâmetro e uma segunda linha de centro na terceira porção. Um espaçamento é provido entre a primeira e segunda linhas de centro. A usina hidrelétrica tem ainda lâminas de turbina na primeira porção e um gerador acoplado às lâminas de turbina por um eixo na terceira

Petição 870190090298, de 11/09/2019, pág. 6/32 / 6 porção. O canal de fluxo compreende substancialmente aço na região do gerador.

[0008] De acordo com um aspecto da presente invenção, a relação entre um comprimento da segunda porção e o espaçamento entre a primeira e a segunda linhas de centro é entre 2 e 4 e, de preferência, 3.

[0009] De acordo com outro aspecto da presente invenção, uma fundação para o gerador é provida na região de um teto do canal de fluxo na terceira porção. O teto pode, por exemplo, ser na forma de um uma estrutura de aço.

[00010] De acordo com outro aspecto da presente invenção, a fundação é de tal configuração de projeto que ela pode remover as cargas hidrodinâmicas do canal de fluxo na terceira porção.

[00011] De acordo com outro aspecto da presente invenção, um primeiro e segundo alargamentos são providos na primeira ou terceira porção. [00012] A invenção é baseada no conhecimento que é tipicamente considerada apenas a situação na frente e atrás das lâminas de rotor. A este respeito, pode acontecer que perdas que ocorrem no canal de fluxo e no tubo de admissão por sucção sejam desconsideradas. Em particular, a configuração de projeto da terceira porção deve ser de tal forma que as cargas hidrodinâmicas que ocorrem no tubo de admissão por sucção são descarregadas. Para esta finalidade, o teto do canal de fluxo na terceira porção deve ser projetado em conformidade com esta finalidade. Todavia, a configuração do teto do canal de fluxo na terceira porção pode também influenciar o gradiente no tubo de admissão por sucção ou na segunda porção do canal de fluxo. O gradiente requerido na segunda porção pode ser reduzido em virtude do teto do canal de fluxo na terceira porção que é de configuração melhorada. Isto pode ser efetuado, por exemplo, pelo uso de aço para descarregar as cargas hidrodinâmicas. É assim possível obter um gradiente menor, maiores raios de curvatura e propriedades de fluxo mais vantajosas no

Petição 870190090298, de 11/09/2019, pág. 7/32 / 6 canal de fluxo 40.

[00013] Outras configurações da invenção são objeto das reivindicações.

[00014] Modalidades a título de exemplo e vantagens da invenção são descritas em maior detalhe a seguir com referência aos desenhos.

[00015] A figura 1 mostra uma vista esquemática de uma usina hidrelétrica de acordo com o estado da arte, a figura 2 mostra uma vista esquemática de uma usina hidrelétrica de acordo com uma primeira modalidade, a figura 3 mostra uma vista plana esquemática de uma usina hidrelétrica de acordo com uma segunda modalidade, e a figura 4 mostra uma vista esquemática de uma usina hidrelétrica de acordo com a segunda modalidade.

[00016] A figura 2 mostra uma vista esquemática de uma usina hidrelétrica de acordo com uma primeira concretização. A usina hidrelétrica tem primeira, segunda e terceiras porções 100, 200, 300. Um canal de fluxo 40 é substancialmente na forma de um tubo em S e se estende através das primeira, segunda e terceira porções 100, 200, 300. Na primeira porção 100, o canal de fluxo 40 é configurada substancialmente reta e tem um primeiro diâmetro 400 e uma primeira linha de centro 410. Na terceira porção 300, o canal de fluxo é também substancialmente reto e tem um segundo diâmetro 500 e uma segunda linha de centro de 510 A segunda porção 200 conecta a primeira à terceira porção 100, 300. As primeira e segunda linhas de centro 410, 510 estão dispostas espaçadas uma em relação à outra por um primeiro espaçamento 600.

[00017] Na região da primeira porção 100 é provido o rotor tendo as lâminas da turbina 10. Um gerador 30 é disposto sobre uma fundação 50 na região da terceira porção 300. O rotor 10 é conectado ao gerador 30 através de um eixo 20.

Petição 870190090298, de 11/09/2019, pág. 8/32 / 6 [00018] Opcionalmente, um primeiro ou segundo alargamento 800,

900 do canal de fluxo pode ser provido na primeira e/ou terceira porção 100,

300. A segunda porção 200 pode ter uma linha de centro 220. A linha de centro 220 pode ter um gradiente de α, em que α pode ser entre 10° e 30°, em particular entre 18° e 22° e pode preferivelmente ser 21°.

[00019] A região de pressão é provida na primeira porção 100 é a região de admissão por sucção do canal de fluxo é provida na porção a jusante da turbina 10.

[00020] A esse respeito, a primeira, segunda e terceira regiões 100, 200, 300 são de tal configuração que o fluxo não se rompe a partir da parede do canal. A segunda porção 200 pode ser mais longa que no estado da arte em virtude da configuração do canal de fluxo 40 de acordo com a primeira modalidade.

[00021] O teto 41 do canal de fluxo 40 na terceira porção é de tal configuração que ele pode suportar as cargas hidrodinâmicas que ocorrem. O teto 41 pode compreender, por exemplo, aço para a remoção das cargas hidrodinâmicas. O teto 41 ou a porção do canal de fluxo 40 na região abaixo do gerador 30 compreende opcionalmente aço e em particular aço de alta qualidade. O aço de alta qualidade é utilizado em particular para a superfície em contato com a água. Assim, o canal de fluxo 40 pode ser substancialmente feita de concreto, sendo que a região abaixo do gerador 30 é provida de aço (de alta qualidade).

[00022] De acordo com a primeira modalidade, o gerador 30 é disposto sobre trilhos de aço ou suportes de aço na qualidade da fundação 50, que podem ser combinados com o teto 41. Esses suportes de aço servem para suportar as cargas hidrodinâmicas do canal de fluxo.

[00023] O gerador pode preferivelmente ser acoplado sem uma transmissão ao eixo 20 ou às lâminas de rotor. É possível evitar desta maneira menos perdas no trem de acionamento e nos componentes que giram

Petição 870190090298, de 11/09/2019, pág. 9/32 / 6 rapidamente. Isto é particularmente vantajoso porque um nível mais baixo de complicação e despesas de manutenção, e um menor nível de uso de fluidos de operação que portam óleo é requerido. O rotor 10 pode preferivelmente ser na forma de um rotor a montante, que permite condições de fluxo de afluxo ótimas. O impulsor pode ser na forma de uma estrutura de suporte, de forma que um número mínimo de ajustes de instalação é requerido no canal de água de acionamento. A configuração de projeto da usina hidrelétrica e em particular aquela do canal de fluxo 40 torna possível evitar pequenos raios de deflexão de forma que existem mínimas perdas de cabeça de água na turbina. [00024] A figura 3 mostra uma vista plana de uma usina hidrelétrica de acordo com uma segunda modalidade. A turbina hidrelétrica tem primeira, segunda e terceira porções 100, 200, 300 com um canal de fluxo 400. Além disso, lâminas de turbina 10 e um eixo conectado às mesmas são providos no canal de fluxo 40. Um gerador 30 é provido sobre uma fundação 50 fora do canal de fluxo 40.

[00025] A figura 4 mostra uma vista esquemática de uma usina hidrelétrica de acordo com uma segunda modalidade. Um canal de fluxo 40 é substancialmente na forma de um tubo em S e se estende através da primeira, segunda e terceira porções 100, 200, 300. Na primeira porção 100, o canal de fluxo 40 é substancialmente reta e tem um primeiro diâmetro 400 e uma primeira linha de centro 410. A segunda porção 200 conecta a primeira à terceira porção 100, 300. As primeira e segunda linhas de centro 410, 510 são dispostas espaçadas uma da outra por um primeiro espaçamento 600.

[00026] O rotor com as lâminas de turbina 10 é disposto na região da primeira porção 100. Um gerador 30 é disposto na região da terceira porção

300 sobre uma fundação 50. O rotor 10 é conectado ao gerador 30 através de um eixo 20.

[00027] Opcionalmente, um primeiro ou segundo alargamento 800,

900 do canal de fluxo pode ser provido na primeira e/ou terceira porção 100,

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300. A segunda porção 200 pode ter uma linha de centro 220. A linha de centro 220 pode ter um gradiente de α, sendo que α pode estar entre 10° e 30°, em particular entre 18° e 22°, e pode preferivelmente ser 21°.

[00028] O primeiro e segundo diâmetros 400, 500 podem ser entre 4 e 6 m, de preferência entre 4,50 m e 5 m e em particular 4,8 m. O comprimento 700 da segunda porção 200 pode estar entre 15 m e 21 m, de preferência 18 m. O espaçamento 600 entre as duas linhas de centro 410, 510 pode ser entre 4 m e 8 m, de preferência sendo 6 metros.

[00029] A relação entre o comprimento 700 da segunda porção 200 e o espaçamento entre a primeira e a segunda linhas de centro 410, 510 é entre 2 e 4, de preferência 3.

[00030] Em uma modalidade da invenção, a relação entre primeiro e segundo diâmetros 400, 500 e o comprimento 700 da segunda porção 200 pode estar entre 0,15 e 0,35 e, em particular, 0,267. De acordo com outro aspecto da presente invenção, a relação entre o primeiro diâmetro ou segundo diâmetro 400, 500 e o ângulo α pode ser 0,2 a 0,3 e, em particular, 0,229.

[00031 ] A configuração de acordo com a invenção do tubo em S ou do canal de fluxo torna possível obter uma transição harmônica entre a primeira e segunda e entre a segunda e terceira porções. Isto é particularmente vantajoso, pois isto torna possível reduzir os efeitos de turbulência no canal de fluxo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Usina hidrelétrica, compreendendo:

um canal de fluxo (40) na forma de um tubo em S e tendo primeira, segundo e terceira porções (100, 200, 300), em que o canal de fluxo (40) tem um primeiro diâmetro (400) e uma primeira linha de centro (410) na primeira porção e um segundo diâmetro (500) e uma segunda linha de centro (510) na terceira porção (300), em que um espaçamento (600) é provido entre a primeira e segunda linhas de centro, lâminas de turbina (10) na primeira porção (100) e um gerador (30) acoplado às lâminas de turbina (10) por um eixo (20) na terceira porção (300);

em que o canal de fluxo (40) compreende aço na região do gerador (30) na terceira porção (300);

caracterizada pelo fato de que a relação entre um comprimento (700) da segunda porção (200) e o espaçamento (600) entre a primeira e a segunda linhas de centro (410, 510) é entre 2 e 4;

em que uma fundação (50) para o gerador (30) é provida na região do teto (41) do canal de fluxo (40) na terceira porção (300) e é na forma de uma estrutura de aço;

em que o canal de fluxo (40) é feito de concreto e a região do gerador compreende aço.
2. Usina hidrelétrica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a relação entre o comprimento (700) e o espaçamento (600) é 3.
3. Usina hidrelétrica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a fundação (50) é de tal configuração de projeto que ela pode remover as cargas hidrodinâmicas no canal de fluxo (40) na terceira porção (300).
4. Usina hidrelétrica de acordo com uma das reivindicações 1 a

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3, caracterizada pelo fato de que compreende um primeiro e/ou segundo alargamento (800, 900) na primeira e/ou terceira porção (100, 300).