RU2045617C1

RU2045617C1 - Fluvial hydroelectric power station

Info

Publication number: RU2045617C1
Application number: RU9292011740A
Authority: RU
Inventors: Игорь Григорьевич Камышников; Владимир Ильич Папулов; Андрей Владимирович Папулов; Евгений Петрович Карташов; Олег Григорьевич Камышников
Original assignee: Игорь Григорьевич Камышников; Владимир Ильич Папулов; Андрей Владимирович Папулов; Евгений Петрович Карташов; Олег Григорьевич Камышников
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 1995-10-10

Abstract

FIELD: water engineering. SUBSTANCE: hydroelectric power station comprises pontoons 1 whose end portions are articulated to one another, and jacks with rods installed on pontoons 1 for changing their relative disposition in the stream. Hydraulic turbines 18 are disposed between the ends of pontoons 1, and their shafts 17 are connected via reduction units 8 with the shafts of generators 7 located on a movable deck raised above the stream and resting on pontoons 1. The latter have controllable buoyancy and are secured by cables 11 to anchors. EFFECT: improved design. 5 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для производства электроэнергии в русловых потоках малых рек. The invention relates to hydropower and can be used to generate electricity in river flows of small rivers.

Известна русловая гидроэлектростанция, включающая установленный в потоке несущий понтон регулируемой плавучести, приспособление удержания понтона в потоке, водозаборный узел, гидротурбину и генератор тока, размещенные на понтоне [1]
Основным недостатком данной гидроэлектростанции является малая эффективность съема гидроэнергии за счет фиксированной величины поверхностного водозахвата.Known channel hydroelectric power station, including a floating pontoon of adjustable buoyancy installed in the stream, a device for holding the pontoon in the stream, a water intake unit, a hydraulic turbine, and a current generator located on the pontoon [1]
The main disadvantage of this hydroelectric power station is the low efficiency of hydroelectricity removal due to a fixed amount of surface water capture.

Известна также русловая гидроэлектростанция, принятая за прототип, включающая установленные в потоке под углом друг к другу и соединенные своими торцовыми частями понтоны регулируемой плавучести с вентиляционной горловиной, приспособления для регулирования угла раскрытия и удержания понтонов в потоке, водозаборный узел, соединенный с напорным водоводом для подачи воды на гидротурбину, соединенную с генератором и размещенную между торцами понтонов, и гибкий эластичный экран [2]
Основным недостатком данной гидроэлектростанции является малая эффективность производства электроэнергии за счет больших технологических простоев всей станции при ремонте и замене основного оборудования внутри каждого из понтонов, малого КПД при работе основного оборудования станции в наклонном по поперечному профилю погружном на дно режиме и низких комфортных условий обслуживания станции внутри понтонов.Also known is a channel hydroelectric power station adopted as a prototype, including adjustable buoyancy pontoons installed in the stream at an angle to each other and connected by their end parts, devices for adjusting the angle of opening and holding the pontoons in the stream, a water intake unit connected to a pressure head conduit for supply water to a hydraulic turbine connected to the generator and placed between the ends of the pontoons, and a flexible elastic screen [2]
The main disadvantage of this hydroelectric power station is the low efficiency of electricity production due to the large technological downtime of the entire station when repairing and replacing the main equipment inside each of the pontoons, low efficiency when the main equipment of the station is operating in a slanting mode along the transverse profile to the bottom and low comfort conditions for servicing the station inside pontoons.

Стояла задача разработать такую русловую гидроэлектростанцию, которая обеспечивала бы большую эффективность производства электроэнергии при большем КПД основного оборудования станции в погружном на дно режиме, при меньших технологических простоях станции, связанных с ремонтом и заменой основного оборудования каждого из понтонов, а также с лучшими комфортными условиями ее обслуживания. The task was to develop a channel-type hydroelectric power station that would provide greater efficiency in generating electricity with greater efficiency of the main equipment of the station in submersible mode, with less technological downtime associated with the repair and replacement of the main equipment of each of the pontoons, as well as with its better comfortable conditions service.

Существенным для решения поставленной задачи является то, что русловая гидроэлектростанция, включающая установлен- ные в потоке под углом друг к другу и соединенные своими торцовыми частями понтоны регулируемой плавучести с вентиляционной горловиной, приспособления для регулирования угла раскрытия и удержания понтонов в потоке, водозаборный узел, соединенный с напорным водоводом для подачи воды на гидротурбину, соединенную с генератором и размещенную между торцами понтонов, и гибкий эластичный экран, снабжена незатопляемой подвижной палубой, опирающейся на понтоны с возможностью изменения своего положения относительно понтонов, причем генератор установлен на подвижной палубе, а водозаборный узел размещен между понтонами и выполнен в виде водозаборной трубы, врезанной в жесткий водонепроницаемый экран, расположенный поперек потока, при этом боковые грани жесткого экрана соединены гибким экраном с понтонами. It is essential to solve the problem that the channel hydroelectric power station, including pontoons of adjustable buoyancy installed in the stream at an angle to each other and connected by their end parts, vents, devices for regulating the opening and holding angle of the pontoons in the stream, water intake unit, connected with a pressure water conduit for supplying water to a hydraulic turbine connected to the generator and placed between the ends of the pontoons, and a flexible elastic screen, is equipped with an unsinkable movable a deck supported by pontoons with the possibility of changing their position relative to the pontoons, the generator mounted on a movable deck, and the intake unit located between the pontoons and made in the form of a water intake pipe embedded in a rigid waterproof screen located across the stream, while the lateral faces of the hard screen are connected flexible screen with pontoons.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой гидроэлектростанции в плане; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 понтон с вентиляционной горловиной; на фиг. 5 гидроэлектростанция, вид спереди в погружном на дно рабочем режиме. In FIG. 1 shows a general view of the proposed hydroelectric power station in plan; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 section BB in FIG. 1; in FIG. 4 pontoon with ventilation neck; in FIG. 5 hydroelectric power station, front view in submersible to the bottom operating mode.

Гидроэлектростанция содержит понтоны 1, соединенные между собой торцами посредством шарниров 26, домкраты 2 с тягами, установленными на понтонах (для изменения угла их раскрытия потоку); заднюю и переднюю опорные балки 3 и 10 для фиксации на них опорных стояков 23, поддерживающих подвижную палубу 5 в надводном положении; вентиляционные горловины 4, верхние концы которых расположены над поверхностью водоема, а нижние связаны с полостями понтонов 1; отсасывающие трубы 6 отвода отработанной воды из гидротурбин 18, расположенных в потоке между торцами понтонов 1; генераторы 7 тока с редукторами 8, расположенные и закрепленные жестко на палубе 5, валы которых связаны с валами 17 рабочих колес гидротурбин 18; крановое оборудование 9 для обеспечения ремонтных и вспомогательных работ на палубе 5 станции; удерживающие канаты 11, прикрепленные со стороны верхнего бьефа к понтонам 1, а другой стороной к якорям, анкерам; балластные палубные цистерны 12; трансформаторы 13 электрической энергии; насосное оборудование 14 подачи (откачки) воды в понтоны 1 и систему охлаждения генераторов 7; домкраты 15 подъема (опускания) палубы 5; предохранительные трубы 16 вокруг валов 17 гидротурбин 18; напорные водоводы 119 гидротурбин 18; направляющие водозаборные трубы 20, зев которых с одной стороны крепится к жесткому экрану 25 между понтонами 1 в нижней их части, а с другой посредством сквозного шарнирного соединения 29 направлен в напорные водоводы 19; шиберные заслонки 21 регулирования сечения водозабора; эластичные экраны 22, прикрепленные с одной стороны к экрану 25, а с другой к понтонам 1; шланги 27 подачи (откачки) балластной воды 28 через вентиляционные горловины 4 в понтоны 1. Дно реки 30 и уровень 31 воды в ней в верхнем бьефе (ВБ) показаны на фиг. 5. The hydroelectric power station contains pontoons 1, interconnected by ends by hinges 26, jacks 2 with rods mounted on the pontoons (to change the angle of their opening to the flow); rear and front support beams 3 and 10 for fixing support struts 23 supporting the movable deck 5 in the above-water position; ventilation mouths 4, the upper ends of which are located above the surface of the reservoir, and the lower ones are connected with the cavities of the pontoons 1; suction pipes 6 for discharging waste water from hydraulic turbines 18 located in the stream between the ends of the pontoons 1; current generators 7 with gearboxes 8 located and fixed rigidly on deck 5, the shafts of which are connected to the shafts 17 of the turbine wheels 18; crane equipment 9 for maintenance and support work on deck 5 of the station; holding ropes 11 attached from the upstream side to the pontoons 1, and the other side to the anchors, anchors; ballast tank tanks 12; electric power transformers 13; pumping equipment 14 for supplying (pumping) water to pontoons 1 and the cooling system of generators 7; jacks 15 lifting (lowering) of the deck 5; safety pipes 16 around the shafts 17 of the turbines 18; pressure conduits 119 of hydraulic turbines 18; guide water intake pipes 20, the pharynx of which is fastened on one side to a rigid screen 25 between the pontoons 1 in their lower part, and on the other, through a swivel joint 29 is directed into the pressure conduits 19; gate valves 21 regulating the intake cross-section; elastic screens 22 attached on one side to the screen 25, and on the other to the pontoons 1; hoses 27 for supplying (pumping out) ballast water 28 through vents 4 to pontoons 1. The bottom of the river 30 and the water level 31 in it in the upper pool (WB) are shown in FIG. 5.

Принцип применения гидроэлектростанции состоит в следующем. The principle of hydropower application is as follows.

На берегу полностью монтируется гидроэлектростанция, включая доставленные раздельно основные модули: шарнирно связываемые торцами понтоны 1 (могут быть выполнены также в виде батареи герметичных труб большого диаметра) с расчетными параметрами по высоте, длине и плавучести (т.е. и по ширине); водозаборный узел в нижней части между понтонами 1 на экране 25 с направляющими водозаборными трубами 20 и шиберными заслонками 21; основное электромеханическое оборудование, включающее генераторы 7 подвесного типа с редукторами 8 (или гидрогенераторы без редуктора) на подвижной палубе 5, опирающейся на понтоны 1 посредством опорных балок 3 и 10 и стояков 23 со стороны верхнего бьефа и монтируемой на высоте не менее 2 м; гидротурбины 18, устанавливаемые в потоке у подошвы понтонов 1 между торцами со стороны нижнего бьефа, валы 17 которых жестко связаны с валами редукторов 8; приспособление регулирования угла раскрытия со стороны верхнего бьефа, включающее домкраты 2 с тягами на обоих понтонах 1; приспособление регулирования плавучести понтонов 1, включающее насосное оборудование 14 на палубе 5 и шланги 27, опущенные через вентиляционные горловины 4 в полости понтонов 1; приспособление для подъема палубы 5, включающее шарниры 24 и домкраты 15, установленные на стояках 23. A hydroelectric power station is completely mounted on the shore, including separately delivered main modules: pontoons 1 pivotally connected by their ends (can also be made in the form of a battery of sealed pipes of large diameter) with design parameters for height, length and buoyancy (i.e. and width); a water intake unit in the lower part between the pontoons 1 on the screen 25 with the guide water intake pipes 20 and the gate valves 21; basic electromechanical equipment, including outboard-type generators 7 with gears 8 (or hydrogenerators without gears) on a movable deck 5, supported by pontoons 1 by means of support beams 3 and 10 and risers 23 from the upstream side and mounted at a height of at least 2 m; hydraulic turbines 18 installed in the stream at the bottom of the pontoons 1 between the ends from the downstream side, shafts 17 of which are rigidly connected to the shafts of the gearboxes 8; adaptation of the opening angle angle from the upstream side, including jacks 2 with rods on both pontoons 1; the buoyancy control device of the pontoons 1, including pumping equipment 14 on deck 5 and hoses 27, lowered through the vents 4 in the cavity of the pontoons 1; a device for lifting the deck 5, including hinges 24 and jacks 15 mounted on the risers 23.

Спускают станцию на воду. При этом станцию удерживают в русловом потоке за счет заякорных (анкерованных) со стороны верхнего бьефа канатов 11, прикрепленных другими концами к понтонам 1. Далее устанавливают посредством домкратов 2 расчетный угол раскрытия понтонов 1 в потоке и из потока по шлангам 27 (вследствие большего уровня верхнего бьефа, чем дно в полости понтонов 1) в полость понтонов 1 подается балластная вода 28, а понтоны 1 и вместе с ними вся станция постепенно погружаются, при этом уже может работать один гидроагрегат и можно использовать для дальнейшего погружения собственную электроэнергию, т.е. подачу балластной воды от насосного оборудования 14. Lower the station into the water. At the same time, the station is kept in the channel stream due to the anchor (anchored) ropes 11 from the upstream side, attached by other ends to the pontoons 1. Then, by means of jacks 2, the estimated opening angle of the pontoons 1 in the stream and from the stream through the hoses 27 is established (due to the higher level of the upper downstream than the bottom in the cavity of the pontoons 1) ballast water 28 is fed into the cavity of the pontoons 1, and the pontoons 1 and with them the entire station are gradually submerged, while one hydraulic unit can already be operated and can be used for further loading own electricity, i.e. ballast water supply from pumping equipment 14.

Таким образом, на небольших по расходу и глубине потока реках, понтоны 1 "садятся" на криволинейное по поперечному профилю дно 30. Однако следует учесть, что глубину погружения ограничивает надпалубная высота и высота вентиляционных горловин 4. Причем крен палубы 5 при посадке на дно 30 понтонов 1 восстанавливают посредством домкратов 15 и основное оборудование станции может вновь работать с оптимальным КПД. Thus, on rivers with a small flow rate and depth, pontoons 1 "sit" on the bottom 30, curved along the transverse profile. However, it should be noted that the immersion depth is limited by the above-deck height and the height of the vents 4. Moreover, the roll of deck 5 when landing on the bottom 30 the pontoons 1 are restored by means of jacks 15 and the main equipment of the station can again work with optimal efficiency.

В результате при ограждении потока в верхнем бьефе формируется временное водохранилище, расчетно подъем уровня его не должен превышать паводкового уровня реки, и статический и динамический, напоры в водохранилище с уровнем 31 срабатываются гидротурбинами 18. В случае временного изменения расхода потока параметры оптимального водозахвата регулируются глубиной погружения понтонов 1 путем откачки (подачи) балластной воды 28 в понтонах насосным оборудованием 14, шиберными заслонками 21, изменением угла раскрытия понтонов 1 домкратами 2 и количеством одновременно работающих гидроагрегатов. Причем в результате выхода из строя одного из гидроагрегатов, при проведении ремонтов и замены основного оборудования он может быть заменен (отремонтирован) без остановки второго гидроагрегата и всплытия станции на палубе. При этом увеличивается время продуктивной работы станции без дополнительных технологических простоев двух агрегатов; улучшаются комфортные условия, условия обслуживания агрегатов на палубе вне понтонов. As a result, when a stream is fenced, a temporary reservoir is formed in the upper pool, its calculated level rise should not exceed the flood level of the river, and both static and dynamic, the pressure in the reservoir with level 31 is triggered by hydroturbines 18. In case of a temporary change in the flow rate, the optimal water capture parameters are regulated by the immersion depth pontoons 1 by pumping (supplying) ballast water 28 in pontoons with pumping equipment 14, gate valves 21, changing the opening angle of the pontoons 1 with jacks 2 and quantity stvom simultaneous hydraulic units. Moreover, as a result of the failure of one of the hydraulic units, during repairs and replacement of the main equipment, it can be replaced (repaired) without stopping the second hydraulic unit and the ascent of the station on the deck. This increases the time of productive operation of the station without additional technological downtime of the two units; improved comfort conditions, service conditions of units on the deck outside the pontoons.

Таким образом, заявляемый объект обнаруживает следующие достоинства: повышается эффективность производства электроэнергии за счет меньших технологических простоев; улучшается комфортность обслуживания основного оборудования станции за счет расположения основного оборудования на палубе над поверхностью водоема естественной вентиляции, большого свободного рабочего пространства и большей безопасности; большую простоту конструкций и монтажа оборудования станции на месте с возможностью использования модульной доставки элементов станции и их замены; возможность обеспечения большего глубинного водозахвата по поперечному профилю малых рек в оптимальном режиме работы (по КПД) основного оборудования станции при погружении понтонов на криволинейное дно за счет возможности фиксации подвижной палубы в горизонтальном положении. Thus, the claimed object exhibits the following advantages: the efficiency of electricity production is increased due to less technological downtime; the comfort of servicing the main equipment of the station is improved due to the location of the main equipment on the deck above the surface of the natural ventilation reservoir, a large free working space and greater safety greater simplicity of construction and installation of station equipment in place with the possibility of using modular delivery of station elements and their replacement; the possibility of providing greater deep water capture along the transverse profile of small rivers in the optimal mode of operation (in efficiency) of the main equipment of the station when the pontoons are immersed on a curved bottom due to the possibility of fixing the movable deck in a horizontal position.

Claims

CHANNEL HYDROELECTRIC POWER PLANT, including adjustable buoyancy pontoons installed in the flow at an angle to each other and connected by their end parts, devices for adjusting the angle of opening and holding the pontoons in the stream, a water intake unit connected to a pressure head conduit for supplying water to a hydraulic turbine connected to generator and placed between the ends of the pontoons, and a flexible elastic screen, characterized in that it is equipped with an unsinkable movable deck, supported by pontoons with the ability to change its position relative to the pontoons, and the generator is mounted on a movable deck, and the intake unit is located between the pontoons and is made in the form of a water intake pipe embedded in a rigid waterproof screen located across the stream, while the lateral faces of the hard screen are connected by a flexible elastic screen with pontoons.