RU125586U1

RU125586U1 - TIDAL POWER PLANT

Info

Publication number: RU125586U1
Application number: RU2012143912/13U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Коробко; Нина Александровна Коробко; Екатерина Александровна Коробко
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2013-03-10

Abstract

Полезная модель относится к приливным электростанциям (ПЭС) и может быть использована для выработки электроэнергии за счет использования энергии приливов и отливов. В ПЭС используют два вида энергии - ветровую и приливную. ПЭС представляет собой несамоходное судно. Несамоходное судно устанавливают на грунт. Оно включает бассейн, насосный отсек с турбинными водоводами, насосные водоводы, генератор и ветромеханические устройства (ВМУ). Бассейн условно разделен на три зоны. Зона выше верхнего уровня приливной воды - верхняя гидроаккумулирующая зона. Рабочая зона - от верхнего уровня приливной воды до нижнего уровня приливной воды. Зона ниже нижнего уровня приливной воды - нижняя гидроаккумулирующая зона. Турбинные водоводы с помощью затворов соединены с насосным отсеком и акваторией. Насосный отсек с помощью затворов соединен с бассейном. С помощью ВМУ осуществляют перекачку воды по водоводам. ПЭС направлена на обеспечение непрерывной выработки электроэнергии. 5 з.п. ф-лы,6 ил. The utility model relates to tidal power plants (TES) and can be used to generate electricity through the use of tidal energy. PES uses two types of energy - wind and tidal. PES is a non-self-propelled vessel. Non-self-propelled vessel is installed on the ground. It includes a swimming pool, a pump compartment with turbine conduits, pump conduits, a generator and wind-mechanical devices (VMU). The pool is conditionally divided into three zones. The zone above the upper tidal water level is the upper accumulation zone. The working area is from the upper tidal water level to the lower tidal water level. The zone below the lower tidal water level is the lower accumulation zone. Turbine water conduits are connected by means of gates to the pump compartment and the water area. The pump compartment by means of valves is connected to the pool. With the help of VMU, water is pumped through pipelines. PES is aimed at ensuring continuous generation of electricity. 5 cp f-ly, 6 ill.

Description

Полезная модель относится к приливным электростанциям (ПЭС) и может быть использована для выработки электроэнергии за счет использования энергии приливов и отливов.The utility model relates to tidal power plants (TES) and can be used to generate electricity through the use of tidal energy.

Известна приливная электростанция (Пат. РФ №90454, опубл. 10.01.2010) содержащая плотину, образующую водохранилище, разделенное ограждающими стенками на имеющие общий трубопровод бассейны, связанные с акваторией выполненными в плотине водопропускными каналами, при чем трубопровод имеет выходы внутрь каждого бассейна, турбины гидроагрегатов, генератор, турбины гидроагрегатов установлены в водопропускных каналах, а один из водопропускных каналов соединен с общим трубопроводом, имеющим общий для бассейнов переключающий затвор, соединяющий бассейны с трубопроводом и между собой. Кроме того турбины могут быть выполнены ортогональными поперечно-струйными или многоярусными и соединены с генератором последовательно через мультипликатор и храповый механизм.A tidal power plant is known (Pat. RF No. 90454, published January 10, 2010) containing a dam forming a reservoir divided by enclosing walls into pools having a common pipeline, connected to the water area by culverts made in the dam, and the pipeline has exits into each basin and turbines hydraulic units, a generator, turbines of hydraulic units are installed in the culverts, and one of the culverts is connected to a common pipeline having a switching shutter connecting the bass common to the pools seyna with the pipeline and among themselves. In addition, the turbines can be made orthogonal transverse-jet or multi-tiered and connected to the generator in series through a multiplier and a ratchet mechanism.

Данная приливная электростанция обеспечивает непрерывность производства электроэнергии, но не лишена недостатков. Недостатки ее заключаются в следующем. Наличие плотины образующей водохранилище, разделенное ограждающими стенками на имеющие общий трубопровод бассейны; неравномерность энергоотдачи в течение суток и смещение амплитуды энергоотдачи; невозможность синхронизировать «естественный режим» работы ПЭС с режимом берегового электропотребления; при низких уровнях перепадов приливной воды - малая энергоотдача.This tidal power plant provides continuous power generation, but is not without drawbacks. Its disadvantages are as follows. The presence of a dam forming a reservoir, divided by enclosing walls into pools having a common pipeline; uneven energy efficiency during the day and a shift in the amplitude of energy efficiency; the inability to synchronize the "natural mode" of the PES with the coastal power consumption mode; at low levels of tidal water drops - low energy efficiency.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в обеспечении равномерной и непрерывной выработки электроэнергии.The technical result, the achievement of which the claimed utility model is directed, is to ensure uniform and continuous generation of electricity.

Для достижение указанного технического результата приливная электростанция представляет собой установленное на грунте несамоходное судно, включающее бассейн, насосный отсек, расположенный в нижней части и соединенный с помощью затворов с бассейном, два турбинных водовода, установленных в насосном отсеке и сообщающихся с помощью затворов с акваторией и бассейном, насосные водоводы, снабженные затворами для сообщения с акваторией и бассейном, генератор, ветромеханические устройства. Кроме того, бассейн по высоте условно разделен на три рабочие зоны:To achieve the specified technical result, the tidal power plant is a non-self-propelled vessel installed on the ground, including a pool, a pump compartment located in the lower part and connected by valves to the pool, two turbine conduits installed in the pump compartment and connected by valves to the water area and the pool , pumping conduits equipped with gates for communication with the water area and the pool, generator, wind-mechanical devices. In addition, the height pool is conditionally divided into three working areas:

1-я зона - выше верхнего уровня приливной воды (верхняя гидроаккумулирующая зона),1st zone - above the upper tidal water level (upper hydroaccumulative zone),

2-я зона - от верхнего до нижнего уровня приливной воды (рабочая зона),2nd zone - from the upper to the lower tidal water level (working area),

3-я зона - ниже нижнего уровня приливной воды до дна бассейна (нижняя гидроаккумулирующая зона). Турбины установлены ниже нижнего уровня приливной воды; в турбинных водоводах установлены ортогональные турбины; ортогональные турбины соединены с генератором через блок кинематической связи последовательно через мультипликатор и храповый механизм; ветромеханические устройства (ВМУ) представляют собой осевой насос с винтом регулируемого шага.3rd zone - below the lower tidal water level to the bottom of the pool (lower pressure storage zone). Turbines are installed below the lower tidal water level; orthogonal turbines are installed in turbine water conduits; orthogonal turbines are connected to the generator through a kinematic communication unit in series through a multiplier and a ratchet mechanism; wind-mechanical devices (VMU) are an axial pump with an adjustable pitch screw.

Благодаря наличию этих указанных признаков ПЭС обеспечивает равномерную выработку электроэнергии.Due to the presence of these indicated features, the PES provides uniform power generation.

Предложенное устройство имеет развитие для частных случаев его реализации:The proposed device has been developed for special cases of its implementation:

- ортогональные турбины двусторонней работы могут быть выполнены поперечно струйными, валы которых установлены горизонтально;- two-way orthogonal turbines can be made transversely jet, whose shafts are mounted horizontally;

- ортогональные турбины могут быть выполнены многоярусными, валы которых установлены вертикально;- orthogonal turbines can be multi-tiered, whose shafts are mounted vertically;

- гидроаккумуляция может осуществляется из бассейнов, рек, озер, водохранилищ и пр., находящихся выше уровня приливной электростанции, посредством водоводов, в которых могут быть установлены гидрогенераторы, вырабатывающие электроэнергию для собственных нужд;- hydroaccumulation can be carried out from pools, rivers, lakes, reservoirs, etc., located above the level of the tidal power station, through pipelines in which hydrogenerators can be installed that generate electricity for their own needs;

- гидроаккумулирующие емкости могут быть установлены отдельно от ПЭС и соединяться с ПЭС водоводами и затворами;- accumulating tanks can be installed separately from the PES and connected to the PES with water conduits and gates;

- наличие большого количества затворов позволяет проникать в любой отсек для ремонта и обслуживания.- the presence of a large number of shutters allows you to penetrate into any compartment for repair and maintenance.

Предлагаемая ПЭС иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-6.The proposed PES is illustrated by the drawings shown in figures 1-6.

Приливная электростанция представляет собой несамоходное судно, которое содержит бассейн 1 (фиг.1). Несамоходное судно установлено на грунт в акватории 2. К бассейну 1 примыкает насосный отсек 5, который через затворы 5.1 и 5.2 соединен с бассейном 1 (фиг.2). В насосном отсеке 5 установлены два турбинных водовода 3 и 4, в которых установлены две ортогональные турбины 9 и 10 (фиг.3). Насосный отсек 5 через затвор 4.2 соединен с турбинным водоводом 4, а через затвор 3.2 с турбинным водоводом 3. К насосному отсеку 5 примыкают шахты насосных водоводов 7 и 8, в которых установлены ВМУ 12. Водовод 7 имеет затворы 7.1, 7.3, 7.5, которые открываются в бассейн 1 и затворы 7.2, 7.4, 7.6, которые открываются в бассейн 2 либо в гидроаккумулирующую емкость (не показана). Водовод 8 имеет затворы 8.1, 8.3, 8.5, которые открываются в бассейн 1, и затворы 8.2, 8.4, 8.6, которые открываются в акваторию 2 либо в гидроаккумулирующую емкость (не показана). Турбины 10 и 9 соединены с генератором через блок кинематической связи 11 последовательно через мультипликатор и храповый механизм (не показано). Блок кинематической связи 11 находится в водонепроницаемой шахте 6. К насосному отсеку примыкает ветромеханическое устройство (ВМУ) 12, представляющее собой единую конструкцию, включающую осевой насос с винтом регулируемого шага (ВРШ), который приводится в действие от ветряного двигателя (пропеллера) изменяемого шага. С помощью ВМУ 12 осуществляют перекачку воды по водоводам 7, 8 из надтурбиннного или из подтурбинного пространства, обеспечивая непрерывность работы и изменение фаз выработки электроэнергии. В безветренную погоду ВМУ работают от моторов-генераторов 14 через соединительно-разъединительную муфту 13 и блок управления 15 и обеспечивают непрерывность выработки электроэнергии.The tidal power station is a non-self-propelled vessel that contains a pool 1 (figure 1). A non-self-propelled vessel is installed on the ground in the water area 2. The pump compartment 5 adjoins the pool 1, which is connected through the gates 5.1 and 5.2 to the pool 1 (Fig. 2). In the pump compartment 5, two turbine conduits 3 and 4 are installed, in which two orthogonal turbines 9 and 10 are installed (Fig. 3). The pump compartment 5 through the valve 4.2 is connected to the turbine conduit 4, and through the valve 3.2 to the turbine conduit 3. The pump compartment 5 is adjacent to the shafts of the pump conduits 7 and 8, in which the VMU 12 is installed. The conduit 7 has valves 7.1, 7.3, 7.5, which open into the pool 1 and the gates 7.2, 7.4, 7.6, which open into the pool 2 or in a storage tank (not shown). The water conduit 8 has gates 8.1, 8.3, 8.5, which open into the pool 1, and gates 8.2, 8.4, 8.6, which open into the water area 2 or into a storage tank (not shown). Turbines 10 and 9 are connected to the generator through a kinematic communication unit 11 in series through a multiplier and a ratchet mechanism (not shown). The kinematic communication unit 11 is located in a waterproof shaft 6. A wind mechanical device (VMU) 12 is adjacent to the pump compartment, which is a single structure including an axial pump with an adjustable pitch screw (VRS), which is driven by a variable pitch wind turbine (propeller). Using VMU 12, water is pumped through pipelines 7, 8 from the turbine or sub-turbine space, ensuring continuous operation and changing phases of electricity generation. In calm weather, VMUs operate from motor generators 14 through a connecting and disconnecting clutch 13 and a control unit 15 and ensure the continuity of power generation.

Приливная электростанция работает следующим образом. При начавшемся приливе (режим 1, фиг.4) открыты затворы 3.1, 4.1,5.1, 5.2, начинают вращаться турбины 9 и 10, бассейн 1 заполняется, начинает вырабатываться электроэнергия. Приливная вода через открытые затворы 5.1 и 5.2 начинает давить на лопасти осевых насосов и раскручивает пропеллер. Лопасти пропеллера поворачиваются на ветер, шаг винта заменяется на обратный, ветер начинает раскручивать пропеллер и увеличивает производительность осевого насоса и понижается уровень в бассейне 1. Вода поднимается по водоводам 7 и 8 до открытых затворов 7.2 и 8.2 и выливается в акваторию 2 либо в гидроаккумулирующие емкости (не показаны). Так создается перепад уровней между бассейнами 1 и 2. В то время как приливная вода приближается к верхнему уровню (ВУр.), за счет разницы уровней турбины 9 и 10 продолжают работать. По мере повышения уровня приливной воды открываются затворы 7.4, 7.6 и 8.4, 8.6. Приливная вода проходит Вур. верхний участок «стоячей воды», начинается отлив, турбины 9 и 10 продолжают работать. При приближении уровня в бассейне 1 к уровню бассейна 2 затворы 4.1, 5.1, 5.2, 7.4, 7.6, 8.4, 8.6 закрываются, турбина 9 останавливается, турбина 10 продолжает работать, но за счет мультипликатора и храпового механизма генератор продолжает вырабатывать электроэнергию. Открываются затворы 4.2,8.5,7.5, изменяется направление потока воды, турбина 9 начинает работать и через блок кинематической связи вращает генератор. Когда уровни бассейна 1 и акватории 2 сравняются, турбина 10 останавливается, турбина 9 продолжает работать. Закрывается затвор 3.1, открывается затвор 3.2, турбина 10 начинает работать на генератор. ВМУ 12 перекачивают воду из подтурбинного пространства в бассейн 1. Когда уровень в акватории 2 будет ниже уровня в бассейне 1, открываются затворы 4.1 и 3.1, а затворы 4.2 и 3.2 закрываются. В это время ВМУ 12 закачивают воду выше турбин и создают повышенные уровни перепадов. Отлив продолжается и приближается к нижнему уровню «стоячей воды», открыты затворы 4.1,3.1, по мере понижения уровня открываются затворы 7.3, 8.3,7.1, 8.1, затворы 4.1,3.1 закрываются, а открываются затворы 4.2,3.2. Вода с помощью ВМУ 12 из подтурбинного пространства перекачивается в надтурбинное пространство и выработка электроэнергии продолжается. Когда проходит время нижней «стоячей воды» и начинается прилив, вода из нижней гидроаккумулирующей емкости откачивается в акваторию 2, либо в гидроаккумулирующую емкость (не показано). В это время по очереди останавливаются турбины 9 и 10, меняется направление движения воды, турбины по очереди включаются в работу, процесс продолжается по режиму 1 (фиг.4). При любом приближении уровня бассейна 1 к уровню акватории 2 за счет переключающих затворов и ВМУ 12 можно обеспечить непрерывность работы турбин и выработку электроэнергии.Tidal power works as follows. When the tide has begun (mode 1, Fig. 4), the gates 3.1, 4.1.5.1, 5.2 are open, turbines 9 and 10 begin to rotate, pool 1 is filled, electricity begins to be generated. Tidal water through open gates 5.1 and 5.2 begins to press on the blades of the axial pumps and spins the propeller. The propeller blades are turned to the wind, the screw pitch is reversed, the wind starts to spin the propeller and increases the performance of the axial pump and the level in the pool 1 decreases. The water rises through the pipelines 7 and 8 to the open shutters 7.2 and 8.2 and is poured into the water area 2 or into the storage tanks (not shown). This creates a level difference between pools 1 and 2. While tidal water is approaching the upper level (WL), due to the difference in the levels of turbines 9 and 10 they continue to work. As the tidal water level rises, the gates 7.4, 7.6 and 8.4, 8.6 open. Tidal water passes the woor. the upper section of “standing water”, the tide begins, turbines 9 and 10 continue to work. When the level in pool 1 approaches the level of pool 2, the gates 4.1, 5.1, 5.2, 7.4, 7.6, 8.4, 8.6 close, the turbine 9 stops, the turbine 10 continues to work, but due to the multiplier and ratchet mechanism, the generator continues to generate electricity. The gates 4.2,8.5,7.5 open, the direction of the water flow changes, the turbine 9 starts to work and rotates the generator through the kinematic communication unit. When the levels of the basin 1 and the water area 2 are equal, the turbine 10 stops, the turbine 9 continues to work. The shutter 3.1 closes, the shutter 3.2 opens, the turbine 10 starts to work on the generator. VMU 12 pump water from the sub-turbine space to pool 1. When the level in water area 2 is lower than the level in pool 1, the gates 4.1 and 3.1 open, and the gates 4.2 and 3.2 close. At this time, VMF 12 inject water above the turbines and create elevated levels of drops. The tide continues and approaches the lower level of “standing water”, the gates 4.1.3.1 are open, as the level decreases, the gates 7.3, 8.3.7.1, 8.1 open, the gates 4.1.3.1 close, and the gates 4.2.3.2 open. Water with the help of VMU 12 is pumped from the sub-turbine space to the super-turbine space and power generation continues. When the time of the lower "standing water" passes and the tide begins, the water from the lower pumped storage tank is pumped into water area 2, or into a pumped storage tank (not shown). At this time, turbines 9 and 10 stop in turn, the direction of water movement changes, the turbines turn on in turn, the process continues according to mode 1 (Fig. 4). With any approximation of the level of the basin 1 to the level of the water area 2 due to switching gates and VMU 12 it is possible to ensure the continuity of the turbines and the generation of electricity.

Работа ПЭС может осуществляться в другом режиме. Уровень в акватории 2 высокий (ВУр.), в бассейне 1 низкий (НУр.). Открываются затворы 3.1, 4.1, 5.1, 5.2, 7.6, 8.6. Турбины 9 и 10 начинают работать при максимальных перепадах уровней. ВМУ откачивает воду через затворы 5.1, 5.2 в бассейн 2, либо в гидроаккумулирующую емкость. При приближении уровней за счет переключающих затворов и ВМУ изменяется направление движения рабочего тела (воды) и обеспечивается непрерывность работы генератора. В случае безветренной погоды перепады уровней обеспечиваются за счет мотор- генераторов 14, которые подключаются к осевым насосам через соединительно-разъединительные муфты 13 в периоды, когда уровни прилива-отлива приближаются к уровню «стоячей» воды». За счет насосов, затворов и гидроаккумуляции создаются перепады уровней и обеспечивается непрерывность работы ПЭС. В режиме 3 (фиг.6) начинается прилив от Hyp., затворы 3.1, 4.1 открыты, турбины 9 и 10 работают, ВМУ не работает, вырабатывается электрическая энергия. При приближении уровня в бассейне 1 к верхнему уровню «стоячей воды» открываются затворы 5.1,5.2,7.6,8.6, уровень воды в бассейне 1 понижается за счет работы осевых насосов от мотор - генераторов 14. При приближении уровня бассейна 1 к уровню акватории 2 закрывается затвор 4.1, турбина 9 останавливается. Открывается затвор 4.2, закрывается затвор 5.2, меняется направление движения рабочего тела (воды), турбина 9 начинает работать. При начавшемся отливе уровень акватории 2 приближается к уровню бассейна 1, затворы 3.1,5.1 закрываются. Турбина 10 останавливается, открывается затвор 3.2, меняется направление движения воды, турбина 10 начинает работать. Когда уровень акватории 2 станет ниже уровня бассейна 1, открываются затворы 3.1, 4.1, затворы 3.2,4.2 закрываются, ВМУ останавливаются, происходит естественный сброс воды и выработка эл. энергии. При приближении к нижнему уровню «стоячей воды» и безветрии подключаются мотор - генераторы и за счет нижней гидроаккумулирующей емкости обеспечивается работа турбин 9 и 10 и выработка эл. энергии. Когда появляется ветер, моторы превращаются в генераторы и заряжают резервные аккумуляторы через блок управления 15, процесс продолжается непрерывно. Поскольку графики приливных течений для большинства точек мирового океана просчитаны и снесены в специальные таблицы, то можно рассчитать и спрогнозировать режимы работы ПЭС в любой точке береговой линии. Выбор режимов работы ПЭС будет зависеть от ветровой нагрузки.Work PES can be carried out in a different mode. The level in the water area 2 is high (SSS), in the basin 1 is low (SPS). The shutters 3.1, 4.1, 5.1, 5.2, 7.6, 8.6 open. Turbines 9 and 10 begin to operate at maximum level differences. VMU pumps water through gates 5.1, 5.2 into pool 2, or into a storage tank. As the levels approach, due to switching gates and VMF, the direction of movement of the working fluid (water) changes and the operation of the generator is ensured. In the case of calm weather, level differences are provided by motor generators 14, which are connected to the axial pumps through the connecting and disconnecting couplings 13 during periods when the tidal levels approach the level of “standing” water. ” Due to pumps, gates and hydraulic accumulation, level differences are created and continuous operation of the PES is ensured. In mode 3 (Fig.6), the tide from Hyp. Begins, the gates 3.1, 4.1 are open, the turbines 9 and 10 are working, the VMU is not working, and electric energy is being generated. When the level in pool 1 approaches the upper level of “standing water”, gates 5.1,5.2,7.6,8.6 open, the water level in pool 1 decreases due to the operation of axial pumps from the motor generators 14. When the level of pool 1 approaches the level of water area 2, it closes shutter 4.1, turbine 9 stops. The shutter 4.2 opens, the shutter 5.2 closes, the direction of movement of the working fluid (water) changes, the turbine 9 starts to work. When the tide begins, the level of the water area 2 approaches the level of the basin 1, the gates 3.1.5.1 close. The turbine 10 stops, the shutter 3.2 opens, the direction of water movement changes, the turbine 10 starts to work. When the level of water area 2 becomes lower than the level of basin 1, the gates 3.1, 4.1 open, the gates 3.2.4.2 close, the VMU stops, the water is naturally discharged and electricity is generated. energy. When approaching the lower level of “standing water” and calm, motor-generators are connected, and due to the lower accumulating capacity, the turbines 9 and 10 and the generation of electric power are provided. energy. When the wind appears, the motors turn into generators and charge the backup batteries through the control unit 15, the process continues continuously. Since the tidal current graphs for most points of the world's oceans are calculated and carried out in special tables, it is possible to calculate and predict the modes of TEC at any point on the coastline. The choice of PES operation modes will depend on the wind load.

Предлагаемая в качестве полезной модели приливная электростанция обеспечивает непрерывную выработку электроэнергии за счет изменения фаз выработки, осуществляется синхронизация с береговой сетью.A tidal power plant, proposed as a utility model, provides continuous power generation by changing the phases of generation; synchronization with the coastal network is carried out.

Claims

1. A tidal power plant is a non-self-propelled vessel installed on the ground, including a pool, a pump compartment located in the lower part and connected by valves to the pool, two turbine water conduits installed in the pump compartment and connected by valves to the water area and the pool, pump conduits equipped with gates for communication with the water area and the pool, generator, wind-mechanical devices.

2. The tidal power station according to claim 1, characterized in that the pool height is conditionally divided into three working zones:

1st zone - above the upper tidal water level (upper hydroaccumulative zone),

2nd zone - from the upper to the lower tidal water level (working area),

3rd zone - below the lower tidal water level to the bottom of the pool (lower pressure storage zone).

3. The tidal power station according to claim 1, characterized in that orthogonal turbines are installed in the turbine conduits.

4. Tidal power station according to claim 2, characterized in that the turbines are installed below the lower tidal water level.

5. Tidal power plant according to claim 3, characterized in that the orthogonal turbines are connected to the generator in series through a multiplier and a ratchet mechanism.

6. Tidal power station according to claim 1, characterized in that the wind-driven devices are a single structure of an axial pump with an adjustable pitch screw.