RU135006U1 - Borehole Hydroelectric Power Station - Google Patents
Borehole Hydroelectric Power Station Download PDFInfo
- Publication number
- RU135006U1 RU135006U1 RU2013101166/06U RU2013101166U RU135006U1 RU 135006 U1 RU135006 U1 RU 135006U1 RU 2013101166/06 U RU2013101166/06 U RU 2013101166/06U RU 2013101166 U RU2013101166 U RU 2013101166U RU 135006 U1 RU135006 U1 RU 135006U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric
- water
- generator
- borehole
- power station
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
1. Скважинная гидроэлектростанция, включающая источник воды, сообщающийся с ним водовод, установленную в нижней части водовода гидротурбину, кинематически соединенную с электрогенератором, электропреобразователь, расположенный на поверхности земли, и соединенный электрокабелем с электрогенератором и силовым кабелем с потребителем, отличающаяся тем, что в качестве водовода используют буровую скважину или трубопровод, установленный в буровой скважине и выполненный с одинаковым диаметром по всей длине трубопровода или с расширением в нижней части его в месте установки гидротурбины, при этом электрогенератор и электрокабель, соединяющий электрогенератор с электропреобразователем, расположены на поверхности земли, а кинематическая связь электрогенератора с гидротурбиной выполнена в виде гибкого вала.2. Скважинная гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что электрогенератор установлен вблизи устья буровой скважины.1. A downhole hydroelectric power station, including a water source, a conduit connected to it, a hydraulic turbine installed in the lower part of the conduit, kinematically connected to an electric generator, an electric converter located on the surface of the earth, and connected by an electric cable to an electric generator and a power cable to a consumer, characterized in that as water conduits use a borehole or pipeline installed in a borehole and made with the same diameter along the entire length of the pipeline or with an extension of izhney part in its installation site hydraulic turbine, and wherein the electric power cable connecting the generator with the electrical power drive arranged on the earth's surface, and a kinematic connection with water turbine power generator is designed as a flexible vala.2. The downhole hydroelectric power station according to claim 1, characterized in that the electric generator is installed near the mouth of the borehole.
Description
Полезная модель относится к энергетике и может быть использована как независимый источник электроэнергии в местностях, в которых имеются необходимые условия для работы скважинной гидроэлектростанции, в том числе для децентрализованного электроснабжения автономных, удаленных от централизованных инженерных коммуникаций, потребителей. Электростанция может работать с использованием как поверхностных так и подземных вод.The utility model relates to energy and can be used as an independent source of electricity in areas where there are necessary conditions for the operation of a downhole hydroelectric power station, including for decentralized power supply of autonomous consumers remote from centralized engineering communications. A power plant can operate using both surface water and groundwater.
Из уровня техники известна скважинная гидроэлектростанция, которая включает источник воды, например, реку, плотину, водохранилище, сообщающийся с источником воды водовод, в нижней части которого установлена гидротурбина, вал которой соединен с ротором электрогенератора с образованием единого гидроагрегата. (Карелин В.Я. и др. Гидроэлектрические станции. Под редакцией Проф. В.Я. Карелина и Г.Н. Кривченко. М., Энергоиздат, 1987 г., стр.15-21).A well-known hydroelectric power station is known from the prior art, which includes a water source, for example, a river, a dam, a reservoir in communication with a water source, a water conduit in the lower part of which a hydraulic turbine is installed, the shaft of which is connected to the rotor of the electric generator to form a single hydraulic unit. (Karelin V.Ya. et al. Hydroelectric stations. Edited by Prof. V.Ya. Karelin and GN Krivchenko. M., Energoizdat, 1987, pp. 15-21).
Основным недостатком данной гидроэлектростанции является то, что для ее работы требуется сооружение плотины, вызывающее последующее повышение уровня воды с ее напорной стороны, что приводит к отрицательным последствиям. Это - затопление прилегающих территорий, зачастую представляющие собой плодородные сельскохозяйственные земли; экологические изменения, связанные с образованием искусственно созданных водоемов, а также значительные материальные затраты, связанные с переносом населенных пунктов инженерных сооружений из зоны затопления. При сооружении же плотин на малых реках в условиях резко континентального климата - это сложность эксплуатации в связи с сезонными изменениями. К недостаткам относится и выполнение единого гидроагрегата из гидротурбины и электрогенератора с необходимостью размещения при этом электрогенератора с электрокабелем в водной агрессивной среде.The main disadvantage of this hydroelectric power station is that it requires the construction of a dam, which causes a subsequent increase in the water level from its pressure side, which leads to negative consequences. This is the flooding of adjacent territories, often representing fertile agricultural land; environmental changes associated with the formation of artificially created reservoirs, as well as significant material costs associated with the transfer of settlements of engineering structures from the flood zone. When constructing dams on small rivers in a sharply continental climate, this is the complexity of operation due to seasonal changes. The disadvantages include the implementation of a single hydraulic unit from a hydraulic turbine and an electric generator with the need to place an electric generator with an electric cable in an aggressive aqueous medium.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является скважинная гидроэлектростанция, включающая источник воды, сообщающийся с ним водовод, установленный в нижней части водовода гидротурбину, кинематически соединенную с электрогенератором, электрическую линию связи в виде скважинного электрокабеля электрогенератора с установленным, на поверхности земли у устья скважины, электропреобразователем, соединенным силовым кабелем с потребителем. При этом гидротурбина, выполненная в виде турбобура, а электрогенератор - в виде электробура соединены между собой своими корпусами и составляют единый гидравлический агрегат, размещенный в водной среде скважины вместе с скважинным электрокабелем. Водовод образован гидроэнергетической скважиной, пробуренной до зоны стока. (RU п.2373431) Основными недостатками данного технического решения является необходимость работы электрогенератора с электрокабелем в условиях водной среды с воздействием на них абразивных материалов буровой скважины, приводящих к сокращению срока службы электрооборудования гидроэлектростанции, а также невозможность проведения профилактических и ремонтных работ без подъема электрооборудования на поверхность земли, что приводит к усложнению и стоимости проведения профилактических и ремонтных работ электрооборудования. Кроме того, данная конструкция гидроэлектростанции имеет ограниченные технологические возможностиThe closest technical solution to the claimed one is a downhole hydroelectric power station, including a water source, a conduit connected to it, a hydraulic turbine installed in the lower part of the water conduit kinematically connected to an electric generator, an electric communication line in the form of a downhole electric generator cable with an electric converter installed on the surface of the earth at the wellhead connected by a power cable to the consumer. At the same time, a hydraulic turbine made in the form of a turbodrill, and an electric generator in the form of an electric drill are interconnected by their bodies and form a single hydraulic unit located in the water medium of the well together with the downhole power cable. The water conduit is formed by a hydropower well drilled to the runoff zone. (RU p.2373431) The main disadvantages of this technical solution is the need to operate an electric generator with an electric cable in an aqueous environment with the impact of abrasive materials on the borehole, leading to a reduction in the life of the electrical equipment of a hydroelectric power station, as well as the impossibility of carrying out preventive and repair work without raising the electrical equipment to the surface of the earth, which leads to a complication and cost of conducting preventive and repair work of electrical equipment. In addition, this design of the hydroelectric power station has limited technological capabilities.
Техническим результатом заявленного технического решения является повышение эффективности работы гидроэлектростанции за счет улучшения условий для эксплуатационных и профилактически - ремонтных работ электрооборудования гидроэлектростанции, а также за счет расширения технологических возможностей гидроэлектростанции с получением при этом эффективного энергетического результата.The technical result of the claimed technical solution is to increase the efficiency of the hydroelectric power station by improving the conditions for operational and preventive maintenance of the electrical equipment of the hydroelectric power station, as well as by expanding the technological capabilities of the hydroelectric power station with an effective energy result.
Технический результат достигается тем, что скважинная гидроэлектростанция, включающая источник воды, сообщающийся с ним водовод, установленную в водоводе гидротурбину, кинематически соединенную с электрогенератором, электропреобразователь, расположенный на поверхности земли, соединенный электрокабелем с электрогенератором и силовым кабелем с потребителем, при этом в качестве водовода используют буровую скважину или трубопровод, установленный в буровой скважине и выполненный одного диаметра по всей длине трубопровода или с расширением в месте установки гидротурбины; электрогенератор и электрокабель, соединяющий электрогенератор с электропреобразователем, расположены на поверхности, земли, а кинематическая связь электрогенератора с гидротурбиной выполнена в виде гибкого вала.The technical result is achieved by the fact that a downhole hydroelectric power station, including a water source, a water conduit connected to it, a hydraulic turbine installed in the water conduit, kinematically connected to the electric generator, an electric transducer located on the earth's surface, connected by an electric cable to the electric generator and a power cable to the consumer, while being used as a water conduit use a borehole or pipeline installed in a borehole and made of the same diameter along the entire length of the pipeline or with an extension low at the installation site of the turbine; an electric generator and an electric cable connecting the electric generator to the electric converter are located on the surface of the earth, and the kinematic connection of the electric generator with the turbine is made in the form of a flexible shaft.
Повышение эффективности работы гидроэлектростанции обеспечивает расположение электрогенератора на поверхности земли, то есть вне агрессивной водной среды, благодаря конструктивному выполнению кинематической связи электрогенератора с гидротурбиной в виде гибкого вала, исключающего образование единого гидроагрегата из электрогенератора и гидротурбины. Такая конструкция кинематической связи электрогенератора и гидротурбины к тому же позволяет проводить ремонтные и профилактические работы с электрооборудованием гидроэлектростанции на поверхности земли, то есть в нормальных условиях и без подъема гидротурбины из скважины, что значительно улучшает качество профилактически - ремонтных работ, снижает сроки проведения этих работ, а также стоимость технического обслуживания и ремонта гидроэлектростанции.Increasing the efficiency of the hydroelectric power station ensures the location of the electric generator on the surface of the earth, that is, outside the aggressive aquatic environment, due to the constructive implementation of the kinematic connection of the electric generator with the hydraulic turbine in the form of a flexible shaft, eliminating the formation of a single hydraulic unit from the electric generator and hydraulic turbine. This design of the kinematic connection of the electric generator and the hydraulic turbine also allows for repair and maintenance work with the electrical equipment of the hydroelectric power station on the surface of the earth, that is, under normal conditions and without raising the hydraulic turbine from the well, which significantly improves the quality of preventive and repair work, reduces the time for these works, as well as the cost of maintenance and repair of a hydroelectric power station.
Кроме того, наличие гибкой кинематической связи электрогенератора с гидротурбиной в виде гибкого вала, копирующего рельеф скважины, обеспечивает производительную работу при использовании водовода в виде скважины: наклонной или наклонной с переходом в горизонтальную. Повышению эффективности работы гидроэлектростанции с расширением технологических возможностей способствуют также различные конструктивные выполнения водоводов. Так, выполнение водовода в виде трубопровода одного диаметра по всей длине и выполнение водовода в виде трубопровода с расширением в месте установки гидротурбины рассчитаны с возможностью подачи воды под давлением с получением необходимой мощности. При этом выполнение водовода в виде трубопровода с расширением в месте установки гидротурбины позволяет получить более большую мощность, благодаря подачи воды с более большим напором за счет увеличенных лопастей гидротурбины, расположенных в расширенной части трубопровода.In addition, the presence of a flexible kinematic connection between the generator and the hydraulic turbine in the form of a flexible shaft that copies the topography of the well ensures efficient operation when using a water conduit in the form of a well: inclined or inclined with the transition to horizontal. Various structural designs of water conduits also contribute to increasing the efficiency of a hydroelectric power station with expanding technological capabilities. So, the execution of the water conduit in the form of a pipeline of the same diameter along the entire length and the execution of the water conduit in the form of a pipeline with expansion at the installation site of the turbine are designed with the possibility of supplying water under pressure to obtain the required power. At the same time, the design of a water conduit in the form of a pipeline with expansion at the installation site of the turbine allows for greater power, due to the supply of water with a higher pressure due to the increased blades of the turbine located in the expanded part of the pipeline.
Сущность заявленного технического решения дополнительно поясняется чертежами на фиг. 1-5.The essence of the claimed technical solution is further illustrated by the drawings in FIG. 1-5.
На фиг. 1 скважинная гидроэлектростанция с водоводом в виде вертикальной буровой скважины.In FIG. 1 downhole hydroelectric power station with a water conduit in the form of a vertical borehole.
На фиг. 2 скважинная гидроэлектростанция с водоводом в виде трубопровода одного диаметра по всей длине.In FIG. 2 downhole hydroelectric power station with a water conduit in the form of a pipeline of the same diameter along the entire length.
На фиг. 3 скважинная гидроэлектростанция с водоводом в виде трубопровода с расширением диаметра трубопровода в месте установки гидротурбины.In FIG. 3 downhole hydroelectric power station with a water conduit in the form of a pipeline with the expansion of the diameter of the pipeline at the installation site of the turbine.
На фиг. 4 скважинная гидроэлектростанция с водоводом в виде наклонной буровой скважины.In FIG. 4 downhole hydroelectric power station with a water conduit in the form of an inclined borehole.
На фиг. 5 скважинная гидроэлектростанция с водоводом в виде наклонной буровой скважины с переходом в горизонтальный.In FIG. 5 downhole hydroelectric power station with a water conduit in the form of an inclined borehole with a transition to horizontal.
На фиг. 1 дана схема скважинной гидроэлектростанции, в которой водовод выполнен в виде скважины 1 с вертикально установленной в ней гидротурбины 2 при использовании энергии поверхностных вод и столба воды в нижней части скважины. В случае, когда источником воды является подземная водоносная зона, скважина оборудуется обсадной трубой 3, на которой закреплена гидротурбина 2 с помощью кольцевого уплотнителя - фиксатора 4. На поверхности земли над устьем скважины 1, установлен электрогенератор 5 гидроэлектростанции, соединенный с одной стороны с гидротурбиной 2 с помощью гибкого вала 6, размещенного в водоводе (фиг. 1, 4, 5) или вне водовода (фиг. 2, 3), а с другой стороны - электрокабелем 7 с электропреобразователем 8, расположенными на поверхности земли, при этом электропреобразователь 8 соединен силовым кабелем 9 с потребителем 10. Гибкий вал 6 выполнен в виде отдельных шарнирно-соединенных элементов. В качестве гибкого вала можно использовать также гибкий вал из металла, керамики, пластмассы.In FIG. 1 is a diagram of a downhole hydroelectric power station in which a water conduit is made in the form of a
В зависимости от необходимости получения различной по величине гидравлической мощности с использованием принудительного подвода воды от поверхностного источника в скважину, в качестве водовода гидроэлектростанции может быть использован трубопровод 11, выполненный одного диаметра по всей длине (фиг. 2) или трубопровод 12, выполненный с расширением диаметра в месте установки гидротурбины 2. (фиг. 3) Трубопроводы 11, 12 закреплены в скважине с помощью распорных шайб 13.Depending on the need to obtain hydraulic power of various sizes using forced water supply from a surface source into the well, a
Варианты выполнения водовода (Фиг 1, 4, 5) в виде буровой скважины наиболее приемлемы для работы с твердым грунтом, в стабильных устойчивых гидрологических условиях и рассчитаны с возможностью подачи воды без давления или под малым давлением.Embodiments of a water conduit (Figs. 1, 4, 5) in the form of a borehole are most suitable for working with solid soil, in stable stable hydrological conditions, and are designed to supply water without pressure or under low pressure.
Скважинная гидроэлектростанция работает следующим образом.Downhole hydropower works as follows.
Поток воды 14 из поверхностного источника воды, природного (фиг. 1, 4, 5) или искусственного (фиг.2,3) происхождения, поступает в водовод: скважину 1 или в трубопроводы 11, 12. По скважине, ниже зоны размещения гидротурбины 2, вода движется к зоне ухода 15 в грунт. В связи с тем, что гидротурбина создает определенное гидравлическое сопротивление, уровень воды в скважине повышается до позиции 16, создавая столб воды от уровня 16 столба воды скважины до места установки гидротурбины 2, то есть до динамического уровня 17 столба воды в скважине.The flow of
При этом кольцевой уплотнитель-фиксатор 4 препятствует перемещению гидротурбины по обсадной трубе скважины под действием потока воды и веса гидротурбины. Поток воды под действием определенной величины столба воды поступает в гидротурбину 2, вызывает вращение ее ротора, которое через гибкий вал 6 передается на вал электрогенератора 5. В электрогенераторе 5 механическая энергия воды преобразовывается в электрическую, которая по электрокабелю 7 поступает в электропреобразователь 8, где параметры электрической энергии (напряжение, ток, частота) формируются до необходимой, для потребителя 10, величины и поступают к нему через силовой привод 9.In this case, the annular seal-
В случае использования водовода в виде трубопровода 11, 12 и подачи воды под давлением в трубопровод, вращение ротора гидротурбины происходит за счет воды под давлением. Далее работа гидроэлектростанции аналогична работе гидроэлектростанции, где водоводом является скважина, то есть вращение ротора гидротурбины через гибкий вал 6, передается на вал электрогенератора 5, где механическая энергия воды преобразовывается в электрическую и далее поступает потребителю.In the case of using a water conduit in the form of a
Гидравлическую мощность, получаемую от гидротурбины гидроэлектростанции можно определить по следующей формуле: Nг=Рн*Q1, где:The hydraulic power obtained from the hydro turbine of a hydroelectric power station can be determined by the following formula: Ng = Rn * Q1, where:
Nг - гидравлическая мощность; гидротурбины, кВт;Ng - hydraulic power; hydraulic turbines, kW;
Рн - давление воды, воспринимаемо гидротурбиной, Па;Rn is the pressure of water perceived by a hydraulic turbine, Pa;
Q1 - расход воды через гидротурбину, 3 при этом:Q1 - water flow through the turbine, 3 while:
Рн=р×g×Нд, где:Rn = p × g × N d , where:
р - плотность воды, 103г/м3); g - ускорение свободного падения;p is the density of water, 10 3 g / m 3 ); g is the acceleration of gravity;
Нд - динамический уровень напора воды над гидротурбиной При расходе воды, проходящему через гидротурбину, равному 5 м3/час, что соответствует 1,39*10-3м3/сек и переменным значениям. Нд равным 20м, 50м, 100м, можно получить следующие значения гидравлической мощности гидротурбины.N d - the dynamic level of the water pressure above the turbine With a water flow through the turbine equal to 5 m 3 / h, which corresponds to 1.39 * 10 -3 m 3 / s and variable values. N d equal to 20 m , 50 m , 100 m , you can get the following values of the hydraulic power of the turbine.
При КПД электропреобразователей равному 0,9-0,95 электрическая мощность скважиной гидроэлектростанции будет составлять соответственноWith an efficiency of electric converters equal to 0.9-0.95, the electric power of a well of a hydroelectric power station will be respectively
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013101166/06U RU135006U1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Borehole Hydroelectric Power Station |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013101166/06U RU135006U1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Borehole Hydroelectric Power Station |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU135006U1 true RU135006U1 (en) | 2013-11-27 |
Family
ID=49625441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013101166/06U RU135006U1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | Borehole Hydroelectric Power Station |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU135006U1 (en) |
-
2013
- 2013-01-10 RU RU2013101166/06U patent/RU135006U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhou et al. | Ultra-low-head hydroelectric technology: A review | |
CN201843122U (en) | Tail water complementary energy processing device of hydroelectric power station | |
CN204626355U (en) | Draining storage station | |
KR101047337B1 (en) | Construction method for reservoir | |
AU2009284018B2 (en) | Hydroelectric power generation system | |
Zainol et al. | A review on the status of tidal energy technology worldwide | |
CN202139576U (en) | Water energy generating system | |
Bakis | Electricity production opportunities from multipurpose dams (case study) | |
CN105245081A (en) | Lake water wave power generation equipment | |
RU135006U1 (en) | Borehole Hydroelectric Power Station | |
CN204676504U (en) | The emptying maintenance structure of a kind of long tailwater tunnel group without gravity flow ejectment condition | |
RU2431015C1 (en) | Diversion well hydraulic power plant | |
CN105003381A (en) | Underwater perpendicular shaft stable type electricity generator | |
CN208456765U (en) | A kind of artesian water power generator | |
ABDALLA et al. | Seawater Pumped Hydro Energy Storage in Libya Part I: Location, Design and Calculations | |
CN103615350A (en) | River flow energy conversion system | |
CN208845299U (en) | Hydraulic energy conversion power generation equipment and its system | |
RU2377436C1 (en) | Well pumped-storage installation | |
RU101461U1 (en) | HYDRAULIC POWER PLANT | |
CN108798967A (en) | A kind of artesian water electricity-generating method | |
Al-juboori | Hydroelectric power | |
CN203834436U (en) | Drop water power generating device | |
CN103161142A (en) | Two-way underwater power generation gate dam established in water of existing reservoir area | |
Devi | HYDRO-POWER-A CLEAN AND RENEWABLE ENERGY SOURCE | |
CN107401469A (en) | A kind of two-way rotary wheel of water turbine of low water head shaft tubular |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150111 |