RU117157U1

RU117157U1 - CASCADE HYDRO POWER PLANT

Info

Publication number: RU117157U1
Application number: RU2012101331/13U
Authority: RU
Inventors: Александр Иосифович Минченко; Анаит Патвакановна Злобина; Евгений Анатольевич Спирин
Original assignee: Александр Иосифович Минченко; Анаит Патвакановна Злобина; Евгений Анатольевич Спирин
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2012-06-20

Abstract

1. Каскадная гидроэлектростанция, включающая канал, связанный с инициирующим динамичный поток водоемом, ортогональные турбины, расположенные внутри канала, отличающаяся тем, что канал представляет собранную из соединительных звеньев трубу с разнесенными по длине канала турбинами, а турбины выполнены в виде трубных модулей с выходом ведущего вала и возможностью установки модулей между соединительными звеньями трубы. ! 2. Канальная ГЭС по п.1, отличающаяся тем, что соединительные звенья трубы и трубные модули снабжены соединительными фланцами и подъемными зацепами. 1. A cascade hydroelectric power plant, including a canal associated with a reservoir that initiates a dynamic flow, orthogonal turbines located inside the canal, characterized in that the canal is a pipe assembled from connecting links with turbines spaced along the length of the canal, and the turbines are made in the form of tube modules with a leading shaft and the possibility of installing modules between the pipe connecting links. ! 2. Channel HPP according to claim 1, characterized in that the pipe connecting links and pipe modules are provided with connecting flanges and lifting hooks.

Description

Полезная модель относится к гидроэнергетике и может быть применено как самостоятельно для выработки электроэнергии, так и в составе плотинных ГЭС, деривационных ГЭС, свободнопоточных ГЭС в системах водоснабжения, водоотведения, и водотоках каналов.The utility model relates to hydropower and can be applied both independently to generate electricity, and as part of dam hydroelectric power stations, derivational hydroelectric power stations, free-flowing hydroelectric power stations in water supply, sewage, and canal streams.

Известна речная гидроэлектростанция, содержащая обводной канал и турбины, соединенные с генераторами, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения, она снабжена щитками и прямолинейными трубами, соединяющими русло реки с обводным каналом и расположенными горизонтально или наклонно, причем обводной канал выполнен подземным и расположен на берегу параллельно руслу реки, а турбины размещены в концевых участках труб или за выходными сечениями труб, при этом щитки установлены в русле реки поперек потока за входными сечениями труб ниже по течению реки. /RU Патент 2023806, 1994 г/.Known river hydroelectric power station containing a bypass channel and turbines connected to generators, characterized in that, in order to expand the scope, it is equipped with shields and straight pipes connecting the river channel with a bypass channel and located horizontally or obliquely, and the bypass channel is made underground and It is located on the shore parallel to the river channel, and turbines are located in the end sections of the pipes or behind the outlet pipe sections, while shields are installed in the river channel across the stream beyond the inlet sections pipes downstream. / RU Patent 2023806, 1994 g.

Известная гидроэлектростанция имеет не достаточно высокий КПД, излишне конструктивно сложна и дорога в изготовлении и монтаже, ограниченно применима при небольших перепадах высот, не достаточно технологична в эксплуатации.The well-known hydroelectric power station has not a high enough efficiency, it is unnecessarily structurally difficult and expensive to manufacture and install, it is limitedly applicable at small elevation changes, and it is not technologically advanced in operation.

Известна микроГЭС, включающая гидротурбину с генератором электрического тока, выведенным наружу через колено отсасывающей трубы и соединенным с валом турбины, отличающаяся тем, что станина статора генератора выполнена в виде рубашки, которая плотно одета на пакет статора, к торцам которого приварены фланцы подшипниковых крышек, причем вокруг рубашки создан кожух для образования камеры охлаждения, которая снабжена трубами, подводящими и отводящими охлаждающую воду, при этом генератор выполнен с меньшим диаметром, и удлиненным пакетом статора и сердечником ротора, нанаружной поверхности рубашки выполнено рифление глубиной канавок 0,5-1,5 мм и шириной 3-5 мм, а поверхность пакета статора смазывается диэлектрическим заливочным композитом. /RU Патент 81773, 2009 г/. Известная микроГЭС имеет не достаточно высокий КПД, не достаточно надежна в работе, не технологична при ремонтных работах, и при эксплуатации, ограниченно применима на низкоскоростных потоках.Known micro hydroelectric power station, including a hydraulic turbine with an electric current generator, brought out through the elbow of the suction pipe and connected to the turbine shaft, characterized in that the generator stator bed is made in the form of a jacket, which is tightly dressed on the stator package, the ends of which are welded to the ends of the bearings, and around the shirt there is a casing for the formation of a cooling chamber, which is equipped with pipes supplying and discharging cooling water, while the generator is made with a smaller diameter and an elongated bag with with the rotor core and the rotor core, on the outer surface of the shirt, grooves were made with a groove depth of 0.5-1.5 mm and a width of 3-5 mm, and the surface of the stator package was lubricated with a dielectric casting composite. / RU Patent 81773, 2009 /. The well-known micro-hydroelectric power station has not a sufficiently high efficiency, it is not reliable enough in operation, it is not technologically advanced during repair work, and during operation it is limitedly applicable to low-speed flows.

Наиболее близкой является речная деривационная гидроэлектростанция, содержащая обводной канал, турбины и генераторы, установленные в нем, отличающаяся тем, что гидроэлектростанция дополнительно снабжена турбинами и генераторами, установленными на стыке реки и обводного канала и в обводном канале вниз по течению с образованием каскада, при этом гидроэлектростанция выполнена бесплотинной. /RU Патент 2023201, 2007 г /.The closest is a river derivative hydroelectric power station containing a bypass channel, turbines and generators installed in it, characterized in that the hydroelectric power station is additionally equipped with turbines and generators installed at the junction of the river and the bypass channel and in the bypass channel downstream with the formation of a cascade, while hydroelectric station is made damless. / RU Patent 2023201, 2007 /.

Известная гидроэлектростанция имеет не достаточно высокий КПД, излишне конструктивно сложна, не позволяет автоматически удерживать равномерное распределение нагрузок между турбинами, мало технологична в изготовлении, монтаже и эксплуатации, относительно дорога, и ограничено применима при работе на низкоскоростных потоках.The well-known hydroelectric power station has not a sufficiently high efficiency, is unnecessarily structurally complex, does not automatically maintain a uniform distribution of loads between turbines, is low-tech in manufacturing, installation and operation, is relatively expensive, and is limited in use when operating at low speed flows.

Решаемая задача - повышение КПД гидроэлектростанции, снижение конструктивной сложности, металлоемкости и стоимости изготовления, повышение технологичности монтажа и эксплуатации, достижения равномерного распределения нагрузок между турбинами.The task at hand is to increase the efficiency of a hydroelectric power station, reduce the structural complexity, metal consumption and manufacturing costs, increase the manufacturability of installation and operation, and achieve a uniform load distribution between turbines.

Задача решается тем, что в каскадной ГЭС, включающей канал, связанный с инициирующим динамичный поток водоемом, ортогональные трубных модулей с выходом ведущего вала и возможностью установки модулей между соединительными звеньями трубы, а трубные модули снабжены соединительными фланцами и подъемными зацепами.The problem is solved in that in a cascade hydroelectric power station, including a channel associated with a reservoir initiating a dynamic flow, orthogonal pipe modules with an output of the drive shaft and the ability to install modules between pipe connecting links, and pipe modules are equipped with connecting flanges and lifting hooks.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид с разрезом, фиг.2 - блок соединительного звена с трубными модулями, фиг.3 - трубный модуль в разрезе по АА, фиг.4 - трубный модуль, сечение Б-Б.The utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 is a sectional general view, Fig. 2 is a block of a connecting link with pipe modules, Fig. 3 is a sectional tube module along AA, Fig. 4 is a pipe module, section B-B.

Каскадная гидроэлектростанция содержит канал 1, ортогональные турбины 2, соединительные звенья 3, трубные модули 4, ведущий вал 5, фланцы 6, зацепы 7, генераторы 8.The cascade hydroelectric power station contains a channel 1, orthogonal turbines 2, connecting links 3, pipe modules 4, a drive shaft 5, flanges 6, hooks 7, generators 8.

Каскадная гидроэлектростанция работает следующим образом.Cascade hydroelectric power station operates as follows.

По соединительным звеньям 3 канала 1 поток воды движется внутри трубных модулей 4, воздействуя на ортогональные турбины 2. В процессе движения потока происходит перераспределение скоростей потока в поперечном сечении канала (снижение скорости потока в зоне стен канала и возрастание скорости в зоне оси канала).Through the connecting links 3 of the channel 1, the water flow moves inside the tube modules 4, acting on the orthogonal turbines 2. During the movement of the flow, the flow velocities are redistributed in the channel cross section (a decrease in the flow velocity in the channel wall zone and an increase in the velocity in the channel axis zone).

Такое перераспределение скоростей приводит к снижению суммарной скорости потока, набегающего на лопасть турбины 2 при углах атаки близких к нулевым, что ведет к возрастанию КПД турбины (стр.159, Моделирование нестационарных турбулентных течений при обтекании подвижных тел сложной геометрии на основе уравнений Навье-Стокса. Вестник Харьковского национального университета №847, 2009).Such a redistribution of velocities leads to a decrease in the total velocity of the flow incident on the turbine blade 2 at angles of attack close to zero, which leads to an increase in the turbine efficiency (p. 159, Modeling of unsteady turbulent flows around flowing bodies of complex geometry based on the Navier-Stokes equations. Bulletin of the Kharkov National University No. 8447, 2009).

Мощность гидроэлектростанции равна сумме мощностей работающих агрегатов, при этом оптимальным будет такое распределение нагрузки, при котором суммарный расход всех турбин минимален или средний КПД имеет наибольшее значение. Для турбин с одинаковыми характеристиками оптимальным условиям соответствует равное распределение нагрузки между работающими турбинами, (стр.156, Гидравлические машины: Турбины и насосы. Учебник для ВУЗов.The capacity of a hydroelectric power station is equal to the sum of the capacities of the operating units, while the load distribution will be optimal in which the total flow rate of all turbines is minimal or the average efficiency is of the greatest importance. For turbines with the same characteristics, optimal conditions correspond to an equal load distribution between operating turbines, (p. 156, Hydraulic machines: Turbines and pumps. Textbook for universities.

М.: Энергия, 1978-320 стр.) Равномерное распределение нагрузки между турбинами, повышает КПД ГЭС и надежность функционирования ортогональных турбин.M .: Energy, 1978-320 p.) The uniform distribution of the load between the turbines, increases the efficiency of the hydroelectric power station and the reliability of the operation of orthogonal turbines.

Турбины через ведущий вал 5 инициируют работу генераторов электроэнергии 8.Таким образом, низконапорный поток в канале 1 обеспечивает максимальную отдачу динамической составляющей потока воды на турбины 2. Последовательное распределение турбин в канале 1 обеспечивает полное использование энергии движущего потока воды, что позволяет с высокой степенью трансформировать динамику движения потока в электрическую энергию на генераторах 8, вместе с тем, снижение конструктивной сложности и металлоемкости позволяет значительно снизить затраты на изготовление и монтаж гидроэлектростанции.Turbines through the drive shaft 5 initiate the operation of electric power generators 8. Thus, the low-pressure flow in channel 1 ensures the maximum return of the dynamic component of the water flow to turbines 2. The sequential distribution of turbines in channel 1 ensures the full use of the energy of the moving water flow, which allows a high degree of transformation the dynamics of the flow of electricity into electric energy on generators 8, however, reducing structural complexity and metal consumption can significantly reduce costs the manufacture and installation of hydroelectric power.

Каскадная гидроэлектростанция обеспечивает повышение КПД гидроэлектростанции, снижение конструктивной сложности, металлоемкости и стоимости изготовления, повышение технологичности монтажа и эксплуатации, достижения равномерного распределения нагрузок между турбинами, что способствует повышению технических параметров вырабатываемой электроэнергии, а также позволяет вырабатывать электроэнергию с каждой установленной турбины до завершения сооружения всей каскадной ГЭС.A cascade hydroelectric power station provides an increase in the efficiency of a hydroelectric power station, a decrease in the structural complexity, metal consumption and manufacturing costs, an increase in the manufacturability of installation and operation, an even distribution of loads between the turbines, which helps to increase the technical parameters of the generated electricity, and also allows you to generate electricity from each installed turbine until the completion of the entire construction cascade hydroelectric power station.

Claims

1. Cascade hydroelectric power station, including a channel connected to a reservoir initiating a dynamic flow, orthogonal turbines located inside the channel, characterized in that the channel is a pipe assembled from connecting links with turbines spaced along the channel length, and the turbines are made in the form of tube modules with a leading output shaft and the ability to install modules between the connecting links of the pipe.

2. Channel HPS according to claim 1, characterized in that the connecting pipe links and pipe modules are equipped with connecting flanges and lifting hooks.