CZ309583B6 - Equipment for producing electrical energy and a method of controlling the operation of the equipment - Google Patents

Equipment for producing electrical energy and a method of controlling the operation of the equipment Download PDF

Info

Publication number
CZ309583B6
CZ309583B6 CZ2021-560A CZ2021560A CZ309583B6 CZ 309583 B6 CZ309583 B6 CZ 309583B6 CZ 2021560 A CZ2021560 A CZ 2021560A CZ 309583 B6 CZ309583 B6 CZ 309583B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
impeller
water
generator
blades
pipeline
Prior art date
Application number
CZ2021-560A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2021560A3 (en
Inventor
Viktor Korbel
Viktor Ing. Korbel
Original Assignee
Výzkumné a vývojové centrum obnovitelných zdrojů a elektromobility s.r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Výzkumné a vývojové centrum obnovitelných zdrojů a elektromobility s.r.o. filed Critical Výzkumné a vývojové centrum obnovitelných zdrojů a elektromobility s.r.o.
Priority to CZ2021-560A priority Critical patent/CZ2021560A3/en
Publication of CZ309583B6 publication Critical patent/CZ309583B6/en
Publication of CZ2021560A3 publication Critical patent/CZ2021560A3/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/02—Casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/08—Machine or engine aggregates in dams or the like; Conduits therefor, e.g. diffusors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D17/00—Control of torque; Control of mechanical power
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D17/00—Control of torque; Control of mechanical power
    • G05D17/02—Control of torque; Control of mechanical power characterised by the use of electric means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

The device producing electrical energy has an impeller (1) with adjustable tilt blades . The centre of the impeller (1) has a shaft (2) to transfer mechanical energy to the generator (3). The generator (3) and the shaft (2) of the impeller (1) have a common casing forming a waterproof housing (4), the assembly of the waterproof housing (4) and the impeller (1) can be fixed inside the pipe line (5) of water. The electric cables of the generator (3) go to the inputs of the four-quadrant frequency converter and the outputs of the four-quadrant frequency converter are connected to the electric line, for adjusting the parameters of the generated electric voltage and for the electric regulation of the speed of the generator (3), including the shaft and the impeller (1) connected to it. The impeller (1) has a centrifugal regulator (6) mechanically coupled to the blades of the impeller (1) to adjust the pitch of the blades by centrifugal force from the centrifugal regulator (6).

Description

Zařízení pro výrobu elektrické energie a způsob řízení chodu zařízeníEquipment for the production of electrical energy and a method of controlling the operation of the equipment

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká zařízení pro výrobu elektrické energie majícího oběžné kolo z vodní turbíny typu Kaplan a generátor pro výrobu elektrické energie, které je určené pro instalaci do potrubního vedení vody, a dále se vynález týká způsobu řízení chodu takového zařízení pro výrobu elektrické energie.The invention relates to a device for the production of electrical energy having an impeller from a Kaplan type water turbine and a generator for the production of electrical energy, which is intended for installation in a water pipeline, and further, the invention relates to a method of controlling the operation of such a device for the production of electrical energy.

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

V současné době existuje celá řada vodních turbín, jejichž oběžná kola jsou přímo jejich hřídelí, nebo s pomocí převodových mechanismů, spřažena s generátory pro výrobu elektrické energie. Oběžné kolo vodní turbíny převádí kinetickou energii vody, nebo tlakovou energii vody, na mechanickou energii, která je posléze v generátoru přeměněna na energii elektrickou.Currently, there are a number of water turbines whose impellers are directly connected to their shafts or with the help of transmission mechanisms to generators for the production of electrical energy. The impeller of a water turbine converts the kinetic energy of the water, or the pressure energy of the water, into mechanical energy, which is then converted into electrical energy in a generator.

Pro použití vodních turbín musí být splněny určité předpoklady, mezi které patří dostatečný zástavbový prostor, aby bylo možné vodní turbínu umístit do provozní šachty umožňující provoz a servis a aby bylo možné umístit generátor v blízkosti vodní turbíny, dále musí být k dispozici vodní zdroj s dostatkem vody, aby byla vodní turbína dostatečně zásobena vodou s tlakovou energií, nebo s kinetickou energií.Certain prerequisites must be met for the use of water turbines, which include sufficient installation space to accommodate the water turbine in an operating shaft allowing for operation and service and to accommodate a generator near the water turbine, and a water source with sufficient of water so that the water turbine is sufficiently supplied with water with pressure energy or with kinetic energy.

Zatímco u větších vodních děl pro akumulaci dostatku vody k výrobě elektrické energie se při stavbě hrází počítá se šachtami pro vodní turbíny a se strojovnami generátorů, tak u menších vodních děl se musí využívat přirozeného terénu, aby byl omezený zástavbový prostor efektivně využit.While in the case of larger water works to accumulate enough water to produce electricity, shafts for water turbines and generator engine rooms are included in the construction of dams, so in the case of smaller water works, natural terrain must be used in order to use the limited construction space effectively.

To je problematické, protože stavba velkých vodních děl je velikým zásahem do krajiny, což má vliv na obyvatele a přírodu. Řešit rostoucí energetickou spotřebu stavbou velkých vodních děl není perspektivním řešením. Stavba malých vodních děl pro především lokální zásobování elektrickou energií je mnohem smysluplnější, ale zase je limitována příhodnými podmínkami pro stavbu malých vodních elektráren. Počet míst vhodných pro stavbu malých elektráren je konečný, mnohá místa jsou vyloučena kvůli ochraně vodních toků a přírody.This is problematic because the construction of large water works is a major intervention in the landscape, which affects the inhabitants and nature. Solving growing energy consumption by building large water works is not a promising solution. The construction of small waterworks for mainly local supply of electricity is much more meaningful, but it is again limited by suitable conditions for the construction of small hydroelectric power plants. The number of sites suitable for the construction of small power plants is finite, many sites are excluded due to the protection of waterways and nature.

Aby bylo možné obsazovat vodním elektrickým zdrojem lokality, které jsou na první pohled málo vhodné, či dokonce nevhodné, probíhá intenzivní výzkum a vývoj v oblasti vodních turbín a generátorů.Intensive research and development in the field of water turbines and generators is being carried out in order to be able to occupy locations that are not at first glance suitable, or even inappropriate, with a hydroelectric source.

Jsou známé vodní turbíny dělené podle polohy na vodní turbíny s horizontálním uložením v provozní šachtě, s vertikálním uložením v provozní šachtě, či podle orientace proudění, a to s axiálním prouděním, s tangenciálním prouděním, s radiálním prouděním, nebo s diagonálním prouděním. Vodní turbíny jsou u odborné veřejnosti rozděleny především podle konstrukce, přičemž se parametry jednotlivých konstrukcí neustále zdokonalují, aby bylo dosaženo nejvyšší možné účinnosti provozu.There are known water turbines divided according to their position into water turbines with horizontal storage in the operating shaft, with vertical storage in the operating shaft, or according to the orientation of the flow, namely with axial flow, with tangential flow, with radial flow, or with diagonal flow. Among the professional public, water turbines are mainly divided according to their design, while the parameters of individual designs are constantly being improved in order to achieve the highest possible operational efficiency.

Velice rozšířená je tzv. Francisova turbína, která se používá zejména u větších vodních děl, kde je instalována u paty přehrady vodního díla. Francisova turbína je velice účinná, ale vyžaduje stabilní zásobování vodou, je proto vhodná pro střední a větší vodní toky se středními spády od 40 m do 600 m. Při obráceném provozu je možné ji použít jako vodní čerpadlo, takže je vhodná i pro použití u přečerpávacích elektráren.Very widespread is the so-called Francis turbine, which is used especially in larger waterworks, where it is installed at the foot of the dam of the waterworks. The Francis turbine is very efficient, but requires a stable water supply, so it is suitable for medium and larger water flows with medium gradients from 40 m to 600 m. In reverse operation, it can be used as a water pump, so it is also suitable for use in pumping stations power plants.

- 1 CZ 309583 B6- 1 CZ 309583 B6

Druhou velice rozšířenou vodní turbínou je tzv. Kaplanova turbína, která je vhodná pro použití u menších spádů od 1 m do 70 m vodních toků. Kaplanovu turbínu je možné nainstalovat jak vodorovně, tak horizontálně, přičemž dokáže pracovat i v podmínkách s nestálým průtokem vody, protože má nastavitelné lopatky, které se v oběžném kole natáčejí pro udržování stabilního počtu otáček oběžného kola v reakci na aktuální stav průtoku vody.The second very widespread water turbine is the so-called Kaplan turbine, which is suitable for use in smaller water flows with a head of 1 m to 70 m. The Kaplan turbine can be installed horizontally as well as horizontally, and can work in conditions with unsteady water flow because it has adjustable blades that rotate in the impeller to maintain a stable number of revolutions of the impeller in response to the current water flow condition.

Nevýhody Kaplanovy turbíny spočívají v tom, že i když dokáže pracovat v podmínkách s nestálým průtokem vody, je limitována startovací hltností stroje. Navíc vyžaduje vhodnou lokalitu z hlediska vodního zdroje, aby mohla být použita v malé vodní elektrárně.The disadvantages of the Kaplan turbine are that, even if it can work in conditions with unstable water flow, it is limited by the starting capacity of the machine. In addition, it requires a suitable location in terms of water source to be used in a small hydropower plant.

Současně je v rámci dosavadního stavu techniky znám vynález z dokumentu CN 204376421 U, který prezentuje zařízení pro výrobu elektrické energie tvořené vodní turbínou s oběžným kolem spřaženým napřímo s generátorem elektrické energie. V dokumentu je uvedeno, že elektrické vývody generátoru elektrické energie jsou připojeny ke čtyřkvadrantnímu frekvenčnímu měniči, jehož úkolem je v případě potřeby obrátit funkci generátoru do funkce elektromotoru pro regulaci otáček oběžného kola vodní turbíny k regulaci průtoku vody skrz vodní turbínu.At the same time, an invention from document CN 204376421 U is known within the scope of the prior art, which presents a device for the production of electrical energy consisting of a water turbine with an impeller directly coupled to an electrical energy generator. The document states that the electrical outputs of the generator of electrical energy are connected to a four-quadrant frequency converter, the task of which, when necessary, is to reverse the function of the generator to the function of an electric motor to regulate the revolutions of the water turbine impeller to regulate the flow of water through the water turbine.

Úkolem vynálezu je vytvořit zařízení pro výrobu elektrické energie, které by bylo možné instalovat podle současného vyhodnocení do nevhodných lokalit s vodními zdroji, zejména do lokalit s malým zástavbovým prostorem a do lokalit s malými průtoky vody, kde není možné budovat šachty vodních elektráren. Dále je úkolem vynálezu vytvořit způsob řízení chodu vynalezeného zařízení, který by byl vhodný pro umístění zařízení do potrubních vedení vody.The task of the invention is to create a device for the production of electrical energy that could be installed according to the current evaluation in unsuitable locations with water sources, especially in locations with small building space and in locations with small water flows, where it is not possible to build shafts of hydroelectric power plants. Furthermore, the task of the invention is to create a method of controlling the operation of the invented device, which would be suitable for placing the device in water pipelines.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Vytčený úkol je vyřešen pomocí zařízení pro výrobu elektrické energie vytvořené podle níže uvedeného vynálezu.The set task is solved using a device for the production of electrical energy created according to the invention below.

Zařízení pro výrobu elektrické energie má v základním provedení oběžné kolo pro zisk mechanické energie z protékající vody, jehož lopatky mají nastavitelný náklon vůči protékající vodě, např. podobně jako tomu je v Kaplanově turbíně. Současně je střed oběžného kola osazen hřídelem pro přenos mechanické energie z oběžného kola. Zařízení dále má v základním provedení generátor pro přeměnu mechanické energie na elektrickou energii, který je elektrickými kabely připojen k elektrickému vedení pro odvod elektrické energie ke spotřebě. Hřídel oběžného kola je spřažený s generátorem pro příjem mechanické energie z hřídele oběžného kola. Generátor a hřídel oběžného kola mají společné opláštění vytvářející vodotěsné pouzdro. Vodotěsné pouzdro chrání generátor před zaplavením vodou, aby mohl být generátor vložen přímo do potrubního vedení vody a nemusel mít žádnou strojovnu. Sestava vodotěsného pouzdra a oběžného kola je uzpůsobena pro fixaci do vnitřku vodního potrubí. Současně jsou elektrické kabely generátoru svedeny na vstupy čtyřkvadrantního frekvenčního měniče, a výstupy čtyřkvadrantního frekvenčního měniče jsou připojeny k elektrickému vedení. Čtyřkvadrantní frekvenční měnič přináší tu výhodu, že generátor může produkovat elektrickou energii se střídavým elektrickým napětím mimo předepsanou hodnotu frekvence, neboť čtyřkvadrantní frekvenční měnič dokáže frekvenci střídavého elektrického napětí modulovat na požadovaných 50 Hz. Generátor může produkovat elektrickou energii i při malém, nebo naopak enormním průtoku vody, což je výhodné oproti stávajícím vodním turbínám, které musí být zastaveny, nebo výkonově omezeny, při nevyhovujících průtocích vody. Umístěním generátoru do vodotěsného pouzdra je dosaženo výhody, že je možné vynalezené zařízení instalovat do jednoduchých potrubních vedení vody, aniž by musely být budovány technické prostory vodního díla pro klasickou vodní turbínu a její generátor. Navíc je protékající vodou odnášeno odpadní teplo z generátoru, takže generátor je udržován v optimálních provozních podmínkách.In its basic design, the device for the production of electrical energy has an impeller for obtaining mechanical energy from the flowing water, the blades of which have an adjustable tilt with respect to the flowing water, for example similar to that in the Kaplan turbine. At the same time, the center of the impeller is fitted with a shaft to transfer mechanical energy from the impeller. In the basic design, the device also has a generator for converting mechanical energy into electrical energy, which is connected by electrical cables to the power line for the removal of electrical energy for consumption. The impeller shaft is coupled to a generator to receive mechanical energy from the impeller shaft. The generator and the impeller shaft have a common casing forming a watertight housing. The waterproof housing protects the generator from being flooded with water so that the generator can be inserted directly into the water mains without the need for a machine room. The assembly of the waterproof case and the impeller is adapted for fixing inside the water pipe. At the same time, the electrical cables of the generator are routed to the inputs of the four-quadrant frequency converter, and the outputs of the four-quadrant frequency converter are connected to the power line. A four-quadrant frequency converter brings the advantage that the generator can produce electrical energy with an alternating voltage outside the prescribed frequency value, because the four-quadrant frequency converter can modulate the frequency of the alternating voltage to the required 50 Hz. The generator can produce electricity even with a small or, on the contrary, an enormous water flow, which is advantageous compared to existing water turbines, which must be stopped or limited in performance when the water flow is not satisfactory. Placing the generator in a waterproof case achieves the advantage that it is possible to install the invented device in simple water pipes without having to build the technical spaces of the waterworks for the classic water turbine and its generator. In addition, waste heat from the generator is carried away by the flowing water, so that the generator is kept in optimal operating conditions.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že je oběžné kolo opatřeno alespoň jedním odstředivým regulátorem mechanicky spřaženým s lopatkami pro nastavení náklonu lopatek odstředivou silouThe essence of the invention consists in the fact that the impeller is equipped with at least one centrifugal regulator mechanically coupled to the blades for adjusting the inclination of the blades by centrifugal force

- 2 CZ 309583 B6 z odstředivého regulátoru. V případě použití odstředivého regulátoru je náklon lopatek samočinně nastaven počtem otáček oběžného kola za jednotku času, neboť dle počtu otáček oběžného kola za jednotku času se úměrně mění odstředivá síla, která nastavuje lopatky. Jedná se o přírodní zákonitost, kterou není potřeba žádným způsobem řídit. To je výhodné z důvodu, že oproti současným řešením využívajícím hydraulické pístnice, je toto řešení provozně jednodušší, samočinné, nepoužívá hydraulický olej, čímž je eliminováno riziko úniku oleje do vodního toku a s tím spojená ekologická zátěž. Další výhodou jsou nižší pořizovací náklady, oproti hydraulickým řešením známým z Kaplanových turbín patřících do současného stavu techniky.- 2 CZ 309583 B6 from the centrifugal regulator. In the case of using a centrifugal regulator, the tilt of the blades is automatically adjusted by the number of revolutions of the impeller per unit of time, because the centrifugal force that adjusts the blades changes proportionally according to the number of revolutions of the impeller per unit of time. This is a natural law that does not need to be managed in any way. This is advantageous because compared to current solutions using hydraulic piston rods, this solution is operationally simpler, self-acting, does not use hydraulic oil, thus eliminating the risk of oil leaking into the watercourse and the associated environmental burden. Another advantage is lower acquisition costs, compared to hydraulic solutions known from Kaplan turbines belonging to the current state of the art.

V dalším výhodném provedení vynálezu je k vodotěsnému pouzdru upevněna alespoň jedna vodicí plocha, jejíž tvar v podstatě kopíruje vývrt hlavně palné zbraně, tj. má tvar šroubovice, pro roztočení vody a její zrychlení ve vodovodním potrubí při jeho vnitřní stěně před vstupem do oběžného kola. Vodicí plocha roztočí vodu, která má díky působení odstředivé síly tendenci se tlačit ke stěně potrubního vedení vody. Vzhledem k fyzikálním vlastnostem vody, musí zákonitě stoupnout tlak vody, nebo rychlost proudění vody, při stěně potrubního vedení, které posléze působí na konce lopatek oběžného kola, čímž je přenos energie z vody do oběžného kola maximalizován oproti dosavadnímu stavu techniky.In another advantageous embodiment of the invention, at least one guiding surface is attached to the waterproof case, the shape of which basically copies the bore of the firearm barrel, i.e. it has the shape of a helix, for spinning the water and its acceleration in the water pipe near its inner wall before entering the impeller. The guiding surface spins the water, which, due to the action of centrifugal force, tends to push itself against the wall of the water pipeline. Due to the physical properties of water, the pressure of the water, or the speed of the water flow, at the wall of the pipeline must naturally increase, which then acts on the ends of the impeller blades, thereby maximizing the transfer of energy from the water to the impeller compared to the current state of the art.

Součástí vynálezu je i způsob řízení chodu vynalezeného zařízení, v jehož rámci se chod oběžného kola s generátorem reguluje pomocí čtyřkvadrantního frekvenčního měniče zapojeného k elektrickému vedení generátoru. Čtyřkvadrantní frekvenční měnič nejen moduluje střídavé elektrické napětí o aktuální frekvenci na elektrické napětí předepsané frekvence, ale rovněž je možné jeho činností působit na generátor, který je možné pomocí elektrické energie roztáčet, brzdit, zastavit, takže zařízení může sloužit sekundárně jako čerpadlo, či jako regulátor průtoku vody skrz potrubní vedení vody.Part of the invention is also a method of controlling the operation of the invented device, in which the operation of the impeller with the generator is regulated by means of a four-quadrant frequency converter connected to the electrical line of the generator. The four-quadrant frequency converter not only modulates the alternating electrical voltage of the current frequency to the electrical voltage of the prescribed frequency, but it is also possible to act on the generator, which can be started, braked and stopped using electrical energy, so that the device can serve as a secondary pump or as a regulator of water flow through the water pipeline.

Podstata vynalezeného způsobu spočívá v tom, že se provádějí následující postupové kroky: a) změří se aktuální rychlost otáčení oběžného kola, b) aktuální rychlost otáčení oběžného kola se porovná s předpokládanou rychlostí otáčení oběžného kola na základě aktuálního možného průtoku vody potrubním vedení, c) v případě zjištění nánosu v rozváděcím ústrojí v okolí vodotěsného pouzdra zařízení přepne čtyřkvadrantní frekvenční měnič směr otáčení oběžného kola, a tím dojde k uvolnění nánosu.The essence of the invented method is that the following procedural steps are carried out: a) the current speed of rotation of the impeller is measured, b) the current speed of rotation of the impeller is compared with the predicted speed of rotation of the impeller based on the current possible flow of water through the pipeline, c) if deposits are detected in the switchgear in the vicinity of the device's waterproof case, the four-quadrant frequency converter switches the direction of rotation of the impeller, thereby loosening the deposits.

Mezi výhody vynálezu patří minimální požadavky na zástavbový prostor, protože není vyžadována strojovna generátoru, ani šachta vodní turbíny. Oboje zastane potrubní vedení vody, které se může nacházet kdekoliv, např. mezi zdrojem pitné vody a městskou úpravnou pitné vody, či se může potrubní vedení vody vybudovat na velice malém prostoru a malých spádech u vodních toků, kde nepřipadá v úvahu výstavba vodní elektrárny. Jediným požadavkem je vytvořit přístup ke stávajícímu potrubnímu vedení, aby mohlo být zařízení vloženo do potrubního vedení. Rovněž je možné nainstalovat vynalezené zařízení do potrubních vedení stávajících vodních děl a vodních elektráren, kdy je voda k elektrárně vedena i několik kilometrů dlouhým potrubním vedením pro zajištění dostatečného spádu vody.Among the advantages of the invention are minimal requirements for installation space, as neither a generator engine room nor a water turbine shaft is required. Both will be supported by the water pipeline, which can be located anywhere, e.g. between the source of drinking water and the municipal drinking water treatment plant, or the water pipeline can be built in a very small area and small gradients near watercourses, where the construction of a hydroelectric power plant is not considered. The only requirement is to create access to the existing pipeline so that the device can be inserted into the pipeline. It is also possible to install the invented device in the pipelines of existing water works and hydroelectric power plants, when the water is led to the power plant through several kilometers of pipelines to ensure sufficient water fall.

Další výhodou vynálezu je to, že doposud se v reakci na aktuální průtok vody upravoval chod a výkon Kaplanovy turbíny natočením lopatek oběžného kola, aby jeho otáčky zůstaly na předepsané frekvenci (v tuzemsku 50 Hz) pro zachování parametrů kvality vyráběné elektrické energie. Tento zavedený postup vynález zcela převrací, neboť díky použití čtyřkvadrantního frekvenčního měniče může oběžné kolo vynalezeného zařízení být provozováno vzhledem k aktuálnímu průtoku vody mimo předepsanou frekvenci otáček, neboť frekvence vygenerovaného střídavého elektrického napětí je před předáním do elektrické sítě modulována čtyřkvadrantním frekvenčním měničem na předepsanou frekvenci. To znamená, že oběžné kolo může mít otevřené lopatky pro co nejvyšší hltnost, a tím pádem pro co nejvyšší výkon, ačkoliv to znamená, že jeho počet otáček nebude na standardizované hodnotě.Another advantage of the invention is that until now, in response to the current water flow, the operation and performance of the Kaplan turbine has been adjusted by turning the blades of the impeller so that its revolutions remain at the prescribed frequency (50 Hz in the country) to maintain the quality parameters of the electricity produced. This established procedure completely overturns the invention, because thanks to the use of a four-quadrant frequency converter, the impeller of the invented device can be operated in relation to the current water flow outside the prescribed frequency of revolutions, since the frequency of the generated alternating voltage is modulated by the four-quadrant frequency converter to the prescribed frequency before being transmitted to the electrical network. This means that the impeller can have open blades for the highest intake and therefore the highest power, although this means that its number of revolutions will not be at a standardized value.

- 3 CZ 309583 B6- 3 CZ 309583 B6

Objasnění výkresůClarification of drawings

Uvedený vynález bude blíže objasněn na následujících vyobrazeních, kde:Said invention will be further explained in the following drawings, where:

obr. 1 znázorňuje zjednodušený řez potrubním vedením vody osazeným zařízením podle vynálezu v nejjednodušším provedení, obr. 2 znázorňuje zjednodušený řez potrubním vedením vody osazeným zařízením podle vynálezu s vodícími plochami pro roztočení vody, obr. 3 znázorňuje zjednodušený řez potrubním vedením vody osazeným zařízením podle vynálezu s vodícími plochami pro roztočení vody a se savkou pro vytvoření podtlaku v oblasti za lopatkami oběžného kola.Fig. 1 shows a simplified cross-section of a water pipeline equipped with a device according to the invention in the simplest embodiment, Fig. 2 shows a simplified cross-section of a water pipeline equipped with a device according to the invention with guiding surfaces for water spinning, Fig. 3 shows a simplified cross-section of a water pipeline equipped with a device according to the invention with guide surfaces to spin the water and with a suction cup to create a vacuum in the area behind the impeller blades.

Příklad uskutečnění vynálezuAn example of the implementation of the invention

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní případy uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoliv jako omezení vynálezu na uvedené příklady. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zajistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde popsána.It is to be understood that the specific embodiments of the invention described and illustrated below are presented for illustration purposes and not as a limitation of the invention to the examples shown. Those skilled in the art will find or be able to ascertain, using routine experimentation, a greater or lesser number of equivalents to the specific embodiments of the invention described herein.

Na obr. 1 je znázorněno zařízení ve svém základním příkladu uskutečnění. Zařízení je uloženo v potrubním vedení 5 vody, kde vodotěsné pouzdro 4 leží ve středové ose potrubního vedení 5 a zabírá pouze část průřezu potrubního vedení 5, aby jej mohla voda obtékat při stěnách potrubního vedení 5. Oběžné kolo 1 zcela zabírá průřez potrubního vedení 5, aby voda byla nucena protékat skrz nevyobrazené lopatky oběžného kola 1.Fig. 1 shows the device in its basic embodiment. The device is placed in the water pipeline 5, where the waterproof housing 4 lies in the central axis of the pipeline 5 and occupies only part of the cross-section of the pipeline 5 so that water can flow around it at the walls of the pipeline 5. The impeller 1 completely occupies the cross-section of the pipeline 5, to force the water to flow through the impeller 1 blades, not shown.

Vodotěsné pouzdro 4 je v potrubním vedení 5 fixováno pomocí několika nevyobrazených paprskových vzpěr, které kladou minimální odpor proudící vodě, avšak dokáží fixovat vodotěsné pouzdro 4 na středové ose potrubního vedení 5. Paprskové vzpěry mohou být k vodotěsnému pouzdru 4 připevněny šroubovými spoji či háky atp. Odborník na spojovací materiál a technologii spojování bude schopen navrhnout i další typy fixačních spojů.The waterproof housing 4 is fixed in the pipeline 5 using several beam struts, not shown, which offer minimal resistance to the flowing water, but can fix the waterproof housing 4 on the central axis of the pipeline 5. The beam struts can be attached to the waterproof housing 4 with screw connections or hooks, etc. An expert in fastening material and joining technology will be able to design other types of fixing joints.

V jiných příkladech uskutečnění vynálezu bude odborník schopen navrhnout např. rám, který bude pasovat do potrubního vedení 5, a který bude držet vodotěsné pouzdro 4 na středové ose potrubního vedení 5. Pro vynález je důležitá myšlenka uložení strojních částí zařízení do potrubního vedení 5, přičemž způsob, jak bude zařízení v potrubním vedení 5 fixováno není pro elementární pochopení a vytvoření si ucelené představy o vynálezu zásadní.In other examples of the implementation of the invention, the skilled person will be able to design, for example, a frame that will fit into the pipe line 5 and which will hold the waterproof housing 4 on the central axis of the pipe line 5. Important for the invention is the idea of placing the machine parts of the device in the pipe line 5, while the way in which the device will be fixed in the pipeline 5 is not essential for elementary understanding and creating a comprehensive idea of the invention.

Vodotěsné pouzdro 4 je z nerezové oceli, přičemž je sešroubováno z masivních dílů, aby bylo odolné vůči splaveným pevným předmětům, které se mohou do potrubního vedení 5 nasát. Pro lepší ochranu vodotěsného pouzdra 4 a pro lepší rozrážení proudící vody je vodotěsné pouzdro 4 opatřeno masivním ocelovým zašpičatělým čelem 8, které chrání vodotěsné pouzdro 4 zařízení před mechanickým poškozením a snižuje jeho hydrodynamický odpor.The waterproof housing 4 is made of stainless steel and is bolted together from solid parts to be resistant to floating solid objects that can be sucked into the pipeline 5. For better protection of the waterproof housing 4 and for better splashing of flowing water, the waterproof housing 4 is equipped with a massive steel pointed face 8, which protects the waterproof housing 4 of the device from mechanical damage and reduces its hydrodynamic resistance.

Uvnitř vodotěsného pouzdra 4 je uložen generátor 3, který je spřažen s hřídelem 2 oběžného kola 1. Hřídel 2 oběžného kola roztáčí rotor generátoru 3, načež se na elektrických kontaktech generátoru 3 začne indukovat střídavé elektrické napětí. Elektrické napětí je nevyobrazeným kabelovým vedením odvedeno přes čtyřkvadrantní frekvenční měnič do elektrické sítě ke spotřebě. Kabelové vedení je vedeno skrz vodotěsné pouzdro 4, a dále mimo potrubní vedení 5. Teplo z generátoru 3 se volně šíří skrz ocel vodotěsného pouzdra 4 do obtékající vody. To umožňuje dlouhodobě držet maximální přípustný výkon generátoru 3, aniž by hrozilo přehřátí.Inside the waterproof housing 4, the generator 3 is stored, which is coupled to the shaft 2 of the impeller 1. The shaft 2 of the impeller spins the rotor of the generator 3, after which alternating electrical voltage begins to be induced on the electrical contacts of the generator 3. The electrical voltage is led via a cable line (not shown) via a four-quadrant frequency converter into the electrical network for consumption. The cable line is led through the waterproof housing 4, and further outside the pipe line 5. The heat from the generator 3 spreads freely through the steel of the waterproof housing 4 into the surrounding water. This makes it possible to keep the maximum permissible power of the generator 3 for a long time without the risk of overheating.

- 4 CZ 309583 B6- 4 CZ 309583 B6

Hřídel 2 oběžného kola 1 je ve vyobrazených příkladech připojen ke generátoru 3 napřímo, protože generátor 3 je možné roztáčet a přibržďovat uvnitř proudící vody pomocí elektrického napětí přiváděného ze čtyřkvadrantního frekvenčního měniče. Rovněž je možné podle aktuální instalace vyrobit zařízení s převodovkou ležící mezi generátorem 3 a hřídelem 2 oběžného kola 1. Převodovka mění silový poměr, zejména pokud je jedna ze strojních části nepoměrně větší než druhá. Výpočty ukázaly, že oběžné kolo 1 pro menší průtoky vody dokáže obsluhovat generátory 3 dimenzované pro roztáčení většími oběžnými koly 1, přičemž pomalejší otáčky generátoru 3 způsobené silovými převody v převodovce jsou z hlediska generovaného střídavého elektrického napětí vykompenzovány ve čtyřkvadrantním frekvenčním měniči.The shaft 2 of the impeller 1 is connected directly to the generator 3 in the illustrated examples, because the generator 3 can be rotated and braked inside the flowing water using the electrical voltage supplied from the four-quadrant frequency converter. It is also possible, according to the current installation, to make a device with a gearbox lying between the generator 3 and the shaft 2 of the impeller 1. The gearbox changes the power ratio, especially if one of the machine parts is disproportionately larger than the other. Calculations have shown that the impeller 1 for smaller water flows can serve the generators 3 dimensioned for spinning by larger impellers 1, while the slower revolutions of the generator 3 caused by power transmissions in the gearbox are compensated in terms of the generated alternating electrical voltage in the four-quadrant frequency converter.

Oběžné kolo 1 je tvořeno otočným středem upevněným ke konci hřídele 2, z něhož paprskovitě vystupují lopatky. Lopatky jsou vytvarovány pro tlakové působení vody na jejich povrch, které vede k roztáčení hřídele 2 oběžného kola 1. Velice blízkým řešením pro snazší pochopení oběžného kola 1 vynálezu může být např. oběžné kolo z Kaplanovy turbíny.The impeller 1 is formed by a rotating center attached to the end of the shaft 2, from which the vanes radiate. The blades are shaped for the pressure effect of water on their surface, which leads to the rotation of the shaft 2 of the impeller 1. A very close solution for an easier understanding of the impeller 1 of the invention can be, for example, an impeller from a Kaplan turbine.

Lopatky oběžného kola 1 jsou nastavitelné, tzn. že je možné je natáčet proti proudící vodě tak, aby tlakové působení vody zasahovalo různě velkou plochu podle otáček oběžného kola 1. Aby natáčení lopatek bylo optimální a zcela samočinné, tak je oběžné kolo 1 na svém čele ležícím za lopatkami vztaženo k proudění vody, opatřeno odstředivým regulátorem 6. Odstředivý regulátor 6 podle počtu otáček oběžného kola 1 za jednotku času natáčí přes nevyobrazený mechanismus lopatky oběžného kola 1 vůči proudící vodě. Odborníkovi jsou známé různé odstředivé regulátory 6, podstatné je, aby podle aktuální odstředivé síly naklápěl lopatky požadovaným způsobem.The blades of the impeller 1 are adjustable, i.e. that it is possible to rotate them against the flowing water so that the pressure effect of the water affects a different area depending on the revolutions of the impeller 1. In order for the rotation of the blades to be optimal and completely automatic, the impeller 1 on its front lying behind the blades is related to the flow of water, equipped with centrifugal regulator 6. According to the number of revolutions of the impeller 1 per unit of time, the centrifugal regulator 6 rotates the blades of the impeller 1 with respect to the flowing water through a mechanism not shown. Various centrifugal regulators 6 are known to the expert, the essential thing is to tilt the vanes in the desired way according to the current centrifugal force.

Na zadní straně osy oběžného kola 1 je umístěn deflektor 7 se zakulaceným povrchem. Zakulacený povrch deflektoru 7 napomáhá vodě odtékat, aby se zbytečně nevířila. Deflektor 7 je rovněž z nerezové oceli. Uvnitř prostoru deflektoru 7 je uložen odstředivý regulátor 6.A deflector 7 with a rounded surface is located on the back side of the axis of the impeller 1. The rounded surface of the deflector 7 helps the water to flow away so that it does not swirl unnecessarily. Deflector 7 is also made of stainless steel. Inside the space of the deflector 7, the centrifugal regulator 6 is stored.

Na obr. 2 je znázorněno zařízení opatřené v oblasti před oběžným kolem 1 vodícími plochami 9. Vodicí plochy 9 mají za úkol roztočit proudící vodu okolo středové osy potrubního vedení 5, aby se otáčející voda působením odstředivé síly tlačila ke stěnám potrubního vedení 5. To má několik pozitivních účinků. Za prvé klesá hydrodynamický odpor u středového vodotěsného pouzdra 4, za druhé voda u stěn potrubního vedení 5 zrychluje, čímž předává více energie do lopatek oběžného kola 1, a za třetí voda nabere setrvačnost, která opět zefektivňuje přenos energie do lopatek oběžného kola 1.Fig. 2 shows a device provided in the area in front of the impeller 1 with guide surfaces 9. The purpose of the guide surfaces 9 is to spin the flowing water around the central axis of the pipeline 5 so that the rotating water is pushed against the walls of the pipeline 5 by centrifugal force. several positive effects. Firstly, the hydrodynamic resistance at the central watertight casing 4 decreases, secondly, the water at the walls of the pipeline 5 accelerates, thereby transferring more energy to the blades of the impeller 1, and thirdly, the water gains inertia, which again makes the transfer of energy to the blades of the impeller 1 more efficient.

Vodicí plochy 9 jsou z nerezového plechu a jejich tvar, který je v podstatě podobný vývrtu hlavně palné zbraně, vykazuje stoupání v poměru 2,5:1.The guiding surfaces 9 are made of stainless steel and their shape, which is basically similar to the bore of a firearm barrel, shows a slope in the ratio of 2.5:1.

Na obr. 3 je znázorněno zařízení, které je oproti předchozím dvěma příkladům uskutečnění opatřeno navíc savkou 10 v oblasti za oběžným kolem 1. Savka 10 za oběžným kolem 1 díky fyzikálním zákonitostem kapalin a setrvačnosti vody vytváří podtlak, který napomáhá odtrhávat vodu od lopatek oběžného kola 1, čímž je posunut kavitační efekt vířící vody, jenž nezasahuje materiál lopatek.Fig. 3 shows a device which, compared to the previous two implementation examples, is additionally equipped with a suction cup 10 in the area behind the impeller 1. The suction cup 10 behind the impeller 1 creates a negative pressure behind the impeller 1 due to the physical laws of liquids and the inertia of water, which helps to tear water away from the blades of the impeller 1, which shifts the cavitation effect of the swirling water, which does not affect the material of the blades.

Savka 10 vytváří dva odtokové kanály, a to vnější odtokový kanál, kam se voda díky setrvačnosti tlačí přednostně, a poté středový odtokový kanál, kam se voda tlačí při velkém průtoku vody oběžným kolem 1. Plechy vytvářející savku 10 jsou uspořádány rozbíhavě, aby se průřez savky 10 postupně zvětšoval, zmenšovala se rychlost proudící vody, a tak se vytvořil podtlak.The suction cup 10 forms two drain channels, namely the outer drain channel, where the water is pushed preferentially due to inertia, and then the central drain channel, where the water is pushed when the water flow is large through the impeller 1. The plates forming the suction cup 10 are arranged in a diverging manner so that the cross-section the suction cups 10 gradually increased, the speed of the flowing water decreased, and thus a negative pressure was created.

Vynalezené zařízení využívá čtyřkvadrantní frekvenční měnič. Tato součást vynálezu má primární úkol, kterým je převádění různých frekvencí elektrického napětí generovaného v generátoru 3 při různých otáčkách oběžného kola 1 závisejících na momentálních průtocích vody potrubním vedením 5 na standardní hodnotu frekvence, která v tuzemských distribučních sítí elektrické energie činí 50 Hz. Čtyřkvadrantní frekvenční měnič tedy dokáže téměř z jakýchkoliv otáček rotoru generátoru 3 vytvořit elektrickou energii s parametry vhodnými k odběru elektrickou sítí.The invented device uses a four-quadrant frequency converter. This part of the invention has the primary task of converting the different frequencies of the electric voltage generated in the generator 3 at different revolutions of the impeller 1 depending on the instantaneous water flows through the pipeline 5 to a standard value of the frequency, which is 50 Hz in domestic electricity distribution networks. The four-quadrant frequency converter can therefore create electrical energy with parameters suitable for consumption by the electrical network from almost any rotation of the rotor of the generator 3.

- 5 CZ 309583 B6- 5 CZ 309583 B6

Čtyřkvadrantní frekvenční měnič stojí samostatně, mimo části zařízení uložené v potrubním vedení, neboť se jedná o elektrické zařízení, které je potřeba mít na bezpečném místě. Čtyřkvadrantní frekvenční měnič může být uložen v elektrickém připojovacím pilíři, nebo v jeho blízkosti, z důvodu minimální zástavbové potřeby.The four-quadrant frequency converter stands alone, outside the parts of the equipment stored in the pipeline, as it is an electrical device that needs to be kept in a safe place. The four-quadrant frequency converter can be stored in the electrical connection pillar, or close to it, due to the minimal installation requirement.

V rámci vynálezu je možné řídit chod vynalezeného zařízení čtyřkvadrantním frekvenčním měničem. Tato elektrická součást vynálezu dokáže otočit tok elektrické energie a upravit činnost generátoru 3, tak, že se chová jako elektromotor. Pokud je čtyřkvadrantní frekvenční měnič připojen k jednotce uživatelského rozhraní, např. k počítači, ovládacímu displeji atp., je možné elektrickým přibrzďováním, nebo zrychlováním, měnit počet otáček generátoru 3 a oběžného kola 1 nezávisle na průtoku vody. Dokonce je možné zcela obrátit chod zařízení a vytvořit z něj vodní čerpadlo, což je vhodné u přečerpávacích vodních elektráren, dále při zacpání potrubního vedení 5 nánosy atp.Within the framework of the invention, it is possible to control the operation of the invented device with a four-quadrant frequency converter. This electrical component of the invention can reverse the flow of electrical energy and adjust the operation of the generator 3, so that it behaves like an electric motor. If the four-quadrant frequency converter is connected to a user interface unit, e.g. to a computer, control display, etc., it is possible to change the number of revolutions of the generator 3 and the impeller 1 independently of the water flow through electrical braking or acceleration. It is even possible to completely reverse the operation of the device and turn it into a water pump, which is suitable for pumping water power plants, also when the pipeline is clogged with deposits, etc.

Čtyřkvadrantní frekvenční měnič zjednodušuje konstrukci strojních částí vynálezu uložených ve vodotěsném pouzdru 4 tím, že nahrazuje otáčkoměry a jiná měřidla, neboť požadované informace z měření dokáže extrahovat z parametrů střídavého elektrického napětí generátoru 3.The four-quadrant frequency converter simplifies the construction of the machine parts of the invention stored in the waterproof case 4 by replacing the tachometers and other gauges, since it can extract the required measurement information from the parameters of the alternating electric voltage of the generator 3.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Zařízení pro výrobu elektrické energie a způsob řízení chodu zařízení podle vynálezu naleznou uplatnění v oblasti výroby elektrické energie pomocí vodních zdrojů.The device for the production of electrical energy and the method of controlling the operation of the device according to the invention will find application in the field of the production of electrical energy using water resources.

Claims (3)

1. Zařízení pro výrobu elektrické energie mající oběžné kolo (1) pro zisk mechanické energie z protékající vody, jehož lopatky mají nastavitelný náklon, přičemž střed oběžného kola (1) je osazen hřídelem (2) pro přenos mechanické energie z oběžného kola (1), dále mající generátor (3) pro přeměnu mechanické energie na elektrickou energii, který je vybaven elektrickými kabely pro připojení k elektrickému vedení pro odvod elektrické energie, a současně mající hřídel (2) oběžného kola (1) spřažený s generátorem (3) pro příjem mechanické energie z hřídele (2) oběžného kola (1), a dále že generátor (3) a hřídel (2) oběžného kola (1) mají společné opláštění vytvářející vodotěsné pouzdro (4), dále že sestava vodotěsného pouzdra (4) a oběžného kola (1) je uzpůsobena pro fixaci do vnitřku potrubního vedení (5) vody, a současně jsou elektrické kabely generátoru (3) svedeny na vstupy čtyřkvadrantního frekvenčního měniče, a výstupy čtyřkvadrantního frekvenčního měniče jsou připojeny k elektrickému vedení pro úpravu parametrů generovaného elektrického napětí a pro elektrickou regulaci otáček generátoru (3) včetně k němu spřaženého hřídele a oběžného kola (1), vyznačující se tím, že oběžné kolo (1) je opatřeno odstředivým regulátorem (6) mechanicky spřaženým s lopatkami oběžného kola (1) pro nastavení náklonu lopatek odstředivou silou z odstředivého regulátoru (6).1. An electrical energy production device having an impeller (1) for obtaining mechanical energy from flowing water, the blades of which have an adjustable tilt, the center of the impeller (1) being fitted with a shaft (2) for transferring mechanical energy from the impeller (1) , further having a generator (3) for converting mechanical energy into electrical energy, which is equipped with electrical cables for connection to an electrical line for the removal of electrical energy, and at the same time having a shaft (2) of an impeller (1) coupled to a generator (3) for receiving mechanical energy from the shaft (2) of the impeller (1), and further that the generator (3) and the shaft (2) of the impeller (1) have a common casing forming a waterproof casing (4), further that the assembly of the waterproof casing (4) and the impeller the wheel (1) is adapted to be fixed inside the pipeline (5) of water, and at the same time the electric cables of the generator (3) are led to the inputs of the four-quadrant frequency converter, and the outputs of the four-quadrant frequency converter are connected to the electric line for adjusting the parameters of the generated electric voltage and for electric speed regulation of the generator (3) including the shaft and impeller (1) coupled to it, characterized in that the impeller (1) is equipped with a centrifugal regulator (6) mechanically coupled to the blades of the impeller (1) for adjusting the inclination of the blades by centrifugal force from the centrifugal regulator (6). 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že k vodotěsnému pouzdru (4) je upevněna alespoň jedna vodicí plocha (9), mající tvar šroubovice pro roztočení vody a její zrychlení v potrubním vedení (5) vody před jejím vstupem mezi lopatky oběžného kola (1).2. The device according to claim 1, characterized in that at least one guide surface (9) having the shape of a helix is attached to the waterproof housing (4) for spinning the water and accelerating it in the pipeline (5) of the water before it enters between the impeller blades wheels (1). 3. Způsob řízení chodu zařízení vytvořeného podle nároku 1 nebo 2, v rámci kterého se chod oběžného kola (1) s generátorem (3) reguluje pomocí čtyřkvadrantního frekvenčního měniče zapojeného k elektrickému vedení generátoru (3), vyznačující se tím, že zahrnuje následující postupové kroky:3. A method of controlling the operation of a device created according to claim 1 or 2, in which the operation of the impeller (1) with the generator (3) is regulated by means of a four-quadrant frequency converter connected to the electric line of the generator (3), characterized by the fact that it includes the following steps steps: a) změří se aktuální rychlost otáčení oběžného kola (1),a) the current rotation speed of the impeller (1) is measured, b) aktuální rychlost otáčení oběžného kola (1) se porovná s předpokládanou rychlostí otáčení oběžného kola (1) na základě aktuálního možného průtoku vody potrubním vedením (5),b) the current speed of rotation of the impeller (1) is compared with the expected speed of rotation of the impeller (1) based on the current possible flow of water through the pipeline (5), c) v případě zjištění ucpání potrubního vedení přepne čtyřkvadrantní frekvenční měnič chod generátoru (3) do režimu elektromotoru a chod oběžného kola (1) do režimu lopatkového čerpadla pro odstranění ucpávky potrubního vedení, přičemž se změnou otáček oběžného kola (1) změní odstředivý regulátor (6) náklon lopatek oběžného kola (1).c) in the case of detection of pipeline blockage, the four-quadrant frequency converter switches the operation of the generator (3) to the electric motor mode and the operation of the impeller (1) to the vane pump mode to remove the blockage of the pipeline, while changing the speed of the impeller (1) changes the centrifugal regulator ( 6) inclination of the impeller blades (1).
CZ2021-560A 2021-12-13 2021-12-13 Equipment for producing electrical energy and a method of controlling the operation of the equipment CZ2021560A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2021-560A CZ2021560A3 (en) 2021-12-13 2021-12-13 Equipment for producing electrical energy and a method of controlling the operation of the equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2021-560A CZ2021560A3 (en) 2021-12-13 2021-12-13 Equipment for producing electrical energy and a method of controlling the operation of the equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ309583B6 true CZ309583B6 (en) 2023-04-26
CZ2021560A3 CZ2021560A3 (en) 2023-04-26

Family

ID=86053557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2021-560A CZ2021560A3 (en) 2021-12-13 2021-12-13 Equipment for producing electrical energy and a method of controlling the operation of the equipment

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2021560A3 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU77885A1 (en) * 1948-06-10 1948-11-30 Е.О. Глебов Low-powered hydropower station with a vertical rotor
KR100899989B1 (en) * 2008-06-30 2009-05-28 주식회사 와텍 Aiding apparatus for disassembling and assembling process of francis hydraulic turbine
KR101381022B1 (en) * 2013-07-16 2014-04-04 주성훈 Generating apparatus using water pressure of pipe
GB2524782A (en) * 2014-04-02 2015-10-07 Verderg Ltd Turbine assembly
EP3425194A1 (en) * 2016-03-03 2019-01-09 Perga Ingenieros, S.L. Turbine generator device for producing electrical energy and associated methods of operation and installation
CN109519319A (en) * 2018-11-27 2019-03-26 湖南大学 A kind of direct-drive permanent-magnetism hydroelectric power system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU77885A1 (en) * 1948-06-10 1948-11-30 Е.О. Глебов Low-powered hydropower station with a vertical rotor
KR100899989B1 (en) * 2008-06-30 2009-05-28 주식회사 와텍 Aiding apparatus for disassembling and assembling process of francis hydraulic turbine
KR101381022B1 (en) * 2013-07-16 2014-04-04 주성훈 Generating apparatus using water pressure of pipe
GB2524782A (en) * 2014-04-02 2015-10-07 Verderg Ltd Turbine assembly
EP3425194A1 (en) * 2016-03-03 2019-01-09 Perga Ingenieros, S.L. Turbine generator device for producing electrical energy and associated methods of operation and installation
CN109519319A (en) * 2018-11-27 2019-03-26 湖南大学 A kind of direct-drive permanent-magnetism hydroelectric power system

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2021560A3 (en) 2023-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101041539B1 (en) Structure of hydro kinetic low head streamlined hydro-turbine with adjustable vane for regulating flow rate and velocity
KR100488297B1 (en) Power station using ocean currents
EA030369B1 (en) In-pipe turbine and hydro-electric power generation system
KR101668980B1 (en) vertical inline type of small scale hydropower
KR101642676B1 (en) internal mounted inline screw type of small scale hydropower
KR101202678B1 (en) A waterpower generator for a drain pipe
KR20040041680A (en) Generator for a hydro-electric station
KR101642677B1 (en) outer mounted inline screw type of small scale hydropower
KR101314901B1 (en) Turbine for a hydroelectric power station
KR20060120873A (en) Hydraulic power generator system
KR101567263B1 (en) Small hydro power plant
AU2017230919B2 (en) An energy generating arrangement powered by tidal water and a method for providing such an arrangement
KR20160046744A (en) Hydroelectric power generation system
CZ309583B6 (en) Equipment for producing electrical energy and a method of controlling the operation of the equipment
KR101844363B1 (en) Vertical reducer once-through type turbine and water power generation system using it
CZ35771U1 (en) Electricity generation equipment
KR102220554B1 (en) Tubular type watertightness permanent magnet synchronous power generation system with vortex prevention guide vane
KR101959850B1 (en) System for increasing capacity of small hydropower generation system using modularization
WO2011019094A1 (en) Power generator using fluid pipe
KR20110006349A (en) Hydraulic turbine generator
CN217462402U (en) Module type small universal hydroelectric generator and renewable energy power generation system
KR20160123267A (en) The power generation turbine that blades are integrated with cylinder, and the power generation methods using the same
KR101956720B1 (en) Small hydropower generation system with easy water level control
SU1788309A1 (en) Hydroelectric power plant
RU2688871C2 (en) Mountain shore microhydroelectric power plant (msmhepp)