RU105949U1 - Свободнопоточная микрогидроэлектростанция - Google Patents
Свободнопоточная микрогидроэлектростанция Download PDFInfo
- Publication number
- RU105949U1 RU105949U1 RU2010146621/06U RU2010146621U RU105949U1 RU 105949 U1 RU105949 U1 RU 105949U1 RU 2010146621/06 U RU2010146621/06 U RU 2010146621/06U RU 2010146621 U RU2010146621 U RU 2010146621U RU 105949 U1 RU105949 U1 RU 105949U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- confuser
- diffuser
- free
- supporting frame
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
1. Свободнопоточная микрогидроэлектростанция, содержащая несущую раму, на концах которой установлены конфузор и диффузор, электрогенератор, вал которого соединен непосредственно с секционированной гидротурбиной, чьи лопасти противоположно направленны, отличающаяся тем, что лопасти и траверсы секционированной гидротурбины выполнены по гидродинамическим профилям, лопасти ориентированы по касательным к траектории движения, конфузор и диффузор выполнены двухступенчатыми так, что угол внешнего конуса больше угла внутреннего конуса, а на несущей раме, имеющей жесткий замкнутый контур и аутригеры, размещено защитное устройство. ! 2. Свободнопоточная микрогидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что защитное устройство выполнено в виде группы параллельных стержневых элементов, закрепленных на передней кромке несущей рамы и ориентированных наклонно к основанию.
Description
Техническое решение относится к области гидроэнергетики, а именно к конструкции свободнопоточных микрогидроэлектростанций, преобразующих кинетическую энергию свободного потока воды в электрическую.
Известна гидроэлектростанция (патент RU 2088724 С1, Кл. Е02В 9/00, опубл. 27.08.97) с плавучим элементом с возможностью вертикального перемещения при изменении уровня воды с гидротурбиной, соединенной с генератором, выпускной трубопровод выполнен с увеличивающейся по направлению движения потока площадью поперечного сечения многолепестковой формой с разветвлением на две и более трубы.
Недостатками такой гидроэлектростанции являются сложность и нетехнологичность конструкции, обусловленные наличием катамарана и, особенно, сложной конструкцией водовода с плавно изменяющимися его сечением и формой. Кроме того, такая гидроэлектростанция требует создания гидротехнических сооружений.
Известна также автономная водопогруженная свободно-поточная микрогидроэлектростанция, (свидетельство РФ на полезную модель №23317, кл. F03В 13/00, опубл. в БИПМ №16 2002 г), содержащая электрогенератор, неподвижно закрепленный водопогруженный модуль, с горизонтальной ориентированной гидротурбиной, соединенной через зубчатую передачу с валом электрогенератора, установленным в герметичном корпусе, соединенном с гондолой мультипликатора, вертикально расположенной герметичной трубой, так что предотвращается проникновение воды в корпус электрогенератора. Применение на погруженной микрогидроэлектростанции типового электрогенератора потребовало применения дополнительного герметичного корпуса, в котором он размещен, и использования зубчатой передачи - мультипликатора.
Недостаток такой гидроэлектростанции - сложность и нетехнологичность конструкции герметичного корпуса и привода с механическим мультипликатором, снижающие надежность установки и приводящие к большой трудоемкости и стоимости ее изготовления.
Известна также погружная свободнопоточная микрогидроэлектростанция (патент РФ 2247859) с горизонтальной гидротурбиной, соединенной непосредственно с герметичным низкоскоростным электрогенератором. Гидротурбина выполнена из отдельных секций, с лопастными движителями, смещенными относительно друг друга на равный угол, а каждый из движителей состоит из двух противоположно направленных лопастей с модифицированным профилем NASA.
Недостатками этой конструкции являются недостаточная жесткость и устойчивость рамы в потоке, повышенное сопротивление траверс, крепящих лопасти к валу турбины, отсутствие направленности потока на турбину. Все это снижает энергетические и скоростные показатели свободнопоточной микрогидроэлектростанции, не позволяет эффективно использовать ее при малых скоростях водного потока.
В основу технического решения положена задача повышения энергетических характеристик, а также обеспечения эффективной работы свободнопоточной микрогидроэлектростанции (микроГЭС) при малых скоростях водных потоков.
Поставленная задача решается тем, что в свободнопоточной микрогидроэлектростанции, содержащей несущую раму, на концах которой установлены конфузор и диффузор, электрогенератор, вал которого соединен непосредственно с секционированной гидротурбиной, чьи лопасти противоположно направлены, согласно полезной модели, лопасти и траверсы секционированной гидротурбины выполнены по гидродинамическим профилям, лопасти ориентированы по касательным к траектории движения, конфузор и диффузор выполнены двухступенчатыми таким образом, что угол внешнего конуса больше угла внутреннего конуса, а на несущей раме, имеющей жесткий замкнутый контур и аутригеры, размещено защитное устройство. Защитное устройство может быть выполнено в виде группы параллельных стержневых элементов, наклонно ориентированных и закрепленных на передней кромке несущей рамы.
Изобретение поясняется графическим материалом. На фиг.1 изображен общий вид заявляемой микроГЭС; на фиг.2 - конструкция лопастного движителя; на фиг.3 - сечения лопасти и траверсы гидротурбины; на фиг.4 - профили лопасти и траверсы.
Свободнопоточная микрогидроэлектростанция содержит гидротурбину 1, с которой непосредственно соединен электрогенератор 2, в качестве которого использован герметичный низкоскоростной синхронный генератор. Гидротурбина 1 и электрогенератор 2 смонтированы на раме 3, к которой крепятся также конфузор 4 и диффузор 5.
Рама 3 микроГЭС имеет жесткий замкнутый контур, обеспечивающий прочность конструкции при установке на неровный профиль дна реки, и аутригеры 6 для повышения ее устойчивости при воздействии силы течения реки. С целью упрощения изготовления, транспортировки и монтажа рама 3 может выполняться из двух и более секций, собираемых на месте установки микроГЭС.
Конфузор 4 и диффузор 5 выполнены двухступенчатыми так, что угол внешнего конуса больше угла внутреннего конуса, и оба они выбраны из условия уменьшения потерь энергии потока на входе. Для предотвращения повреждения элементов микроГЭС посторонними предметами, находящимися в водном потоке, на раме размещено защитное устройство 7. Защитное устройство может быть выполнено, например, в виде стержневых элементов, отводящих посторонние предметы от микроГЭС.
Гидротурбина 1 с горизонтальным валом 8 содержит секции лопастных движителей 9 (фиг.2) с лопастями 10, противоположно направленными и закрепленными на траверсах 11. Траверсы 11 соединены ступицами 12 с валом 8, установленным в опорах 13. Каждая секция гидротурбины содержит один или более лопастных движителей 9 (фиг.2), смещенных относительно друг друга на равный угол.
Лопасти 10 и траверсы 11 выполнены по гидродинамическим профилям (фиг.3), обеспечивающим максимальное отношение подъемной силы к силе лобового сопротивления. Для улучшения энергетики турбины хорда лопасти 10 ориентирована по касательной к траектории движения.
Гидродинамические профили верхней YB(x) и нижней YH(x) поверхностей профиля лопасти и траверсы при разложении их в ряд Фурье имеют следующий вид:
,
,
где n - количество гармоник,
i - номер гармоники,
a i, bi - коэффициенты ряда Фурье,
h - длина хорды крыла,
х - координата точки вдоль оси ОХ.
Гидродинамические профили в системе координат «расстояние по хорде (x) - ординаты соответствующих точек на верхней и нижней поверхностях профиля (YB и YH)» пояснены на фиг.4. Значения коэффициентов приведенных выше уравнений приведены в таблице (фиг.5).
Свободнопоточная микрогидроэлектростанция работает следующим образом. Для повышения скорости и энергии водного потока в конструкции микрогидроэлектростанции используются конфузор 4 и диффузор 5. Поток воды, попадая в конфузор 4, за счет уменьшения площади его сечения, ускоряется, увеличивая свою кинетическую энергию. Конфузор 4 выполнен двухступенчатым так, что угол сужения входной части конфузора существенно больше, чем угол сужения его выходной части, что позволяет повысить скорость потока с минимальными потерями энергии на эти процессы. Ускоренный и ориентированный поток попадает на лопасти 10 гидротурбины 1. Наличие диффузора 5 за гидротурбиной 1 позволяет снизить потери энергии в гидротурбине и повысить КПД за счет разряжения потока, а две ступени диффузора делают этот процесс более эффективным.
Поток воды за счет разности скоростей на внутренней и внешней сторонах лопасти 10 создает подъемную силу, увеличенную за счет ее геометрии. Эта подъемная сила приводит к вращению лопастные движители 9 и вал низкоскоростного генератора 2, превращающего кинетическую энергию вращения гидротурбины в электрическую энергию.
Таким образом, за счет нового профиля лопасти турбины, обеспечивающего большее отношение подъемной силы к силе лобового сопротивления, нового профиля траверс, обеспечивающих снижение лобового сопротивления, более эффективной конструкции двухступенчатых конфузора и диффузора, повышаются энергетические и скоростные показатели микрогидроэлектростанции.
Замкнутый контур рамы, наличие концевых ее балок и аутригеров обеспечивают большую устойчивость к опрокидыванию за счет существенно увеличенных плеч опрокидывания, что повышает также и эксплуатационную надежность микроГЭС.
Наличие аутригеров 6 позволяет повысить устойчивость микроГЭС, не прибегая к увеличению поперечного габарита рамы.
Защитное устройство 7, выполненное в виде группы параллельных стержневых элементов, закрепленных на передней кромке рамы и ориентированных наклонно к основанию, позволяет изменить траекторию движения посторонних предметов в воде при столкновении с защитным устройством, препятствуя попаданию их в рабочую зону турбины.
Сборка микрогидроэлектростанции на месте ее эксплуатации из отдельных компонентов упрощает ее транспортировку при снижении ее стоимости.
Из всего вышесказанного можно заключить, что достигнут технический результат в соответствии с поставленной задачей.
Claims (2)
1. Свободнопоточная микрогидроэлектростанция, содержащая несущую раму, на концах которой установлены конфузор и диффузор, электрогенератор, вал которого соединен непосредственно с секционированной гидротурбиной, чьи лопасти противоположно направленны, отличающаяся тем, что лопасти и траверсы секционированной гидротурбины выполнены по гидродинамическим профилям, лопасти ориентированы по касательным к траектории движения, конфузор и диффузор выполнены двухступенчатыми так, что угол внешнего конуса больше угла внутреннего конуса, а на несущей раме, имеющей жесткий замкнутый контур и аутригеры, размещено защитное устройство.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010146621/06U RU105949U1 (ru) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | Свободнопоточная микрогидроэлектростанция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010146621/06U RU105949U1 (ru) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | Свободнопоточная микрогидроэлектростанция |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU105949U1 true RU105949U1 (ru) | 2011-06-27 |
Family
ID=44739673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010146621/06U RU105949U1 (ru) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | Свободнопоточная микрогидроэлектростанция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU105949U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2642717C1 (ru) * | 2017-04-28 | 2018-01-25 | Юлий Борисович Шполянский | Свободно-поточная турбина с концентратором энергии потока и гидроагрегат с такой турбиной |
RU179621U1 (ru) * | 2014-03-20 | 2018-05-21 | Сергей Александрович БАЛАШЕНКО | Установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию |
-
2010
- 2010-11-16 RU RU2010146621/06U patent/RU105949U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU179621U1 (ru) * | 2014-03-20 | 2018-05-21 | Сергей Александрович БАЛАШЕНКО | Установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию |
RU2642717C1 (ru) * | 2017-04-28 | 2018-01-25 | Юлий Борисович Шполянский | Свободно-поточная турбина с концентратором энергии потока и гидроагрегат с такой турбиной |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8596956B2 (en) | Bidirectional water turbine | |
Nasir | Design of high efficiency cross-flow turbine for hydro-power plant | |
WO2008134868A1 (en) | System and method for extracting power from fluid | |
EP2204578A2 (en) | Partial arc shroud for wind turbine blades | |
US7645115B2 (en) | System, method, and apparatus for a power producing linear fluid impulse machine | |
JP6168269B2 (ja) | 流体機械および流体プラント | |
WO2013106075A3 (en) | Novel systems for increasing efficiency and power output of in-conduit hydroelectric power system and turbine | |
CN210769122U (zh) | 多级水力发电装置 | |
JP6954739B2 (ja) | 発電機用のロータ | |
RU105949U1 (ru) | Свободнопоточная микрогидроэлектростанция | |
Shahsavarifard et al. | Performance gain of a horizontal axis hydrokinetic turbine using shroud | |
CN203822529U (zh) | 海洋能发电装置及其内置模块 | |
RU2508467C2 (ru) | Погружная моноблочная микрогидроэлектростанция | |
CN201339532Y (zh) | 一种小型混流式水轮机 | |
CN105240189A (zh) | 导流聚能式海浪、潮汐、洋流及风力四合一发电系统 | |
RU101739U1 (ru) | Преобразователь энергии потока | |
CN205445888U (zh) | 集风式风力发电机 | |
RU2247859C1 (ru) | Погружная свободнопоточная микрогидроэлектростанция | |
Mehmood | Study of naca 0015 for diffuser design in tidal current turbine applications | |
KR20130016445A (ko) | 신재생 에너지 발전기 구동용 s자형 통관 블레이드 및 블레이드 구동방법 | |
Myint et al. | Design and Flow Simulation of Runner Blade for Propeller Turbine | |
RU179621U1 (ru) | Установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию | |
Demetriades et al. | A simplified propeller turbine runner design for stand alone micro-hydro power generation units | |
RU225985U1 (ru) | Консольная минигидроэлектростанция | |
US20240068369A1 (en) | Fluid turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20111117 |