RU2088724C1 - Hydroelectric power plant and its construction method - Google Patents
Hydroelectric power plant and its construction method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2088724C1 RU2088724C1 RU9595115316A RU95115316A RU2088724C1 RU 2088724 C1 RU2088724 C1 RU 2088724C1 RU 9595115316 A RU9595115316 A RU 9595115316A RU 95115316 A RU95115316 A RU 95115316A RU 2088724 C1 RU2088724 C1 RU 2088724C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- hydroelectric power
- section
- river
- floating element
- Prior art date
Links
Images
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)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к плавучим гидроэлектростанциям. The invention relates to hydropower, namely to floating hydroelectric power plants.
Известна [1] гидроэлектростанция, включающая плавучесть с подвешенным к ней водяным двигателем, колесо (гидротурбина) которого расположена в потоке воды в реке. A hydroelectric power plant is known [1], including buoyancy with a water engine suspended from it, whose wheel (hydro turbine) is located in a stream of water in a river.
Недостатком известной гидроэлектростанции является ее малая мощность вследствие не полного использования кинетической энергии водного потока из-за того, что значительная часть воды обтекает колеса и, таким образом, уклоняется от передачи ему своей энергии. A disadvantage of the known hydroelectric power station is its low power due to the incomplete use of the kinetic energy of the water stream due to the fact that a significant part of the water flows around the wheels and, thus, evades the transfer of its energy to it.
Известна [2] гидроэлектростанция, расположенная в русле реки и включающая плавучесть, закрепленную в потоке воды в реке, и скрепленную с плавучестью проточную часть, между входным раструбом и выходным трубопроводом которой выполнена гидротурбина, присоединенная к генератору, при этом выпускной трубопровод расположен в пределах плавучести, а его выходное отверстие расположено с низовой относительно направления движения потока воды, стороны плавучести. Known [2] is a hydroelectric power station located in the riverbed and including buoyancy, fixed in the stream of water in the river, and the flowing part fastened with buoyancy, between the inlet and outlet pipes of which a hydraulic turbine is connected, connected to the generator, while the outlet pipe is located within buoyancy , and its outlet is located downstream relative to the direction of flow of the water, the buoyancy side.
Недостатком такой гидроэлектростанции является также ее малая мощность из-за того, что используется преимущественно только кинетическая энергия внутреннего водного потока, проходящего через проточную часть, и в малой степени используется энергия наружного водного потока, проходящего рядом с плавучестью, вследствие расположения выходного отверстия проточной части в гидродинамической тени потока, создаваемой плавучестью, а также вследствие малой площади взаимодействия (трения) наружного и внутреннего потоков. При этом известная гидроэлектростанция может эффективно работать только при ее сооружении на участке реки с высокоскоростным потоком, который на равнинной реке, обычно содержащей протоки, практически отсутствует. A disadvantage of such a hydroelectric power station is its low power due to the fact that only kinetic energy of the internal water stream passing through the flowing part is used, and the energy of the external water flow passing close to buoyancy is used to a small extent due to the location of the outlet of the flowing part in hydrodynamic flow shadow created by buoyancy, as well as due to the small area of interaction (friction) of the external and internal flows. At the same time, a well-known hydroelectric power station can work effectively only when it is built on a section of a river with a high-speed stream, which is practically absent on a plain river, usually containing channels.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении мощности гидроэлектростанции без увеличения габаритов гидротурбины и высоты ее проточной части, которые определяют необходимую глубину водного потока, за счет более полного использования кинетической энергии наружного водного потока, а также за счет повышения скорости наружного потока путем сооружения гидроэлектростанции по особым правилам. The technical result from the use of the invention is to increase the capacity of a hydroelectric power station without increasing the dimensions of the hydroturbine and the height of its flowing part, which determine the necessary depth of the water stream, due to more complete use of the kinetic energy of the external water stream, as well as by increasing the speed of the external stream by constructing a hydroelectric station special rules.
Этот технический результат достигается за счет того, что в гидроэлектростанции, включающей плавучесть, закрепленную в потоке воды в реке с возможностью вертикального перемещения при изменении уровня воды, и скрепленную с плавучестью проточную часть, между входным раструбом и выпускным трубопроводом которой выполнена гидротурбина, присоединенная к генератору, согласно изобретению, концевой участок выпускного трубопровода расположен за пределами плавучести под уровнем потока воды и выполнен с увеличивающейся площадью поперечного сечения, при этом поперечному сечению концевого участка выпускного трубопровода плавно придана многолепестковая (два и более лепестка) форма и/или концевой участок выпускного трубопровода разветвлен на две или более трубы. Технический результат достигается также за счет того, что в способе сооружения гидроэлектростанции, включающем расположение в потоке воды в реке плавучести с гидротурбиной, согласно изобретению, плавучесть с гидротурбиной располагают в потоке протоки реки, при этом протоку реки в поперечном сечении стесняют водоподпорным сооружением до образования в месте расположения плавучести с гидротурбиной прорана с высокоскоростным потоком воды. This technical result is achieved due to the fact that in a hydroelectric power station, including buoyancy, fixed in the water flow in the river with the possibility of vertical movement with a change in water level, and the flowing part fastened with buoyancy, between the inlet and outlet pipes of which a hydraulic turbine is connected to the generator , according to the invention, the end section of the exhaust pipe is located beyond the buoyancy below the level of the water flow and is made with an increasing cross-sectional area while the cross section of the end section of the exhaust pipe is smoothly given a multi-leaf (two or more petals) shape and / or the end section of the exhaust pipe is branched into two or more pipes. The technical result is also achieved due to the fact that in the method of constructing a hydroelectric power plant, including arranging buoyancy with a hydraulic turbine in a water stream in a river, according to the invention, buoyancy with a hydraulic turbine is arranged in the river’s stream, while the river duct is obstructed in cross section by a water-resistant structure until the location of buoyancy with a hydroturbine of proran with a high-speed flow of water.
Сущность технического решения заключается в том, что в результате обтекания высокоскоростным потоком концевого участка выпускного трубопровода за счет эжекции происходит передача части кинетической энергии высокоскоростного наружного потока внутреннему потоку, который существенно замедлен вследствие передачи своей энергии гидротурбине и увеличения на выходе площади поперечного сечения. При этом увеличение площади поперечного сечения на выходе из концевого участка выпускного трубопровода, его разветвление на отдельные трубы и плавное придание каждой трубе в поперечном сечении многолепестковой формы, существенно увеличивает эффективность эжекции за счет увеличения разницы скоростей наружного и внутреннего потоков, а также за счет увеличения площади взаимодействия (трения) этих двух потоков вследствие увеличение длины периметра поперечного сечения на выходе из выпускного трубопровода. При этом как разветвление выпускного трубопровода на отдельные трубы, так и придание выпускному трубопроводу на выходе многолепестковой формы, может быть охарактеризовано следующей обобщенной зависимостью:
где ξ длина кромки стенки на выходе из выпускного трубопровода или сумма длин кромок стенок на выходе в случае разветвления выпускного трубопровода;
w площадь поперечного сечения на выходе из выпускного трубопровода или сумма площадей поперечных сечений на выходе в случае разветвления выпускного трубопровода;
p = 3,14...
Одновременно с этим разницу скоростей наружного и внутреннего потоков существенно увеличивают, а следовательно увеличивают эффективность эжекции и непосредственно мощность электростанции, за счет многократного увеличения скорости потока воды в месте сооружения гидроэлектростанции путем сосредоточения всего (почти всего) перепада уровней воды на участке реки от входа в протоке и до выхода из нее на коротком участке протоки в месте расположения гидроэлектростанции вследствие стеснения протоки водоподпорным сооружением.The essence of the technical solution lies in the fact that as a result of the high-speed flow flowing around the end section of the exhaust pipe due to ejection, part of the kinetic energy of the high-speed external flow is transferred to the internal flow, which is significantly slowed down due to the transfer of its energy to the turbine and an increase in the cross-sectional area at the exit. At the same time, increasing the cross-sectional area at the outlet of the end section of the exhaust pipe, branching it into individual pipes and smoothly giving each pipe a multilobe shape in the cross section, significantly increases the ejection efficiency by increasing the difference in the speeds of the external and internal flows, as well as by increasing the area interaction (friction) of these two flows due to the increase in the length of the perimeter of the cross section at the outlet of the exhaust pipe. In this case, both the branching of the exhaust pipe into separate pipes, and the giving of the exhaust pipe at the outlet a multi-leaf form, can be characterized by the following generalized dependence:
where ξ is the length of the edge of the wall at the outlet of the outlet pipe or the sum of the lengths of the edges of the walls at the outlet in the event of branching of the outlet pipe;
w the cross-sectional area at the outlet of the exhaust pipe or the sum of the cross-sectional areas at the outlet in the event of branching of the exhaust pipe;
p = 3.14 ...
At the same time, the difference in the velocities of the external and internal flows significantly increases, and therefore increases the efficiency of ejection and the power of the power plant itself, due to the multiple increase in the water flow rate at the site of the hydroelectric power plant construction by concentrating all (almost all) the difference in water levels in the river section from the entrance to the channel and before exiting from it in a short section of the duct at the location of the hydroelectric power station due to the restriction of the duct by a water-retaining structure.
Снижение пьезометрического уровня воды под рабочим колесом гидротурбины эжекцией, осуществляемой путем холостых паводковых сбросов через блоки гидроэлектростанции или в непосредственной близости от них, и увеличение, таким образом, напора на гидротурбину известно и широко используется в практике при реализации потенциальной энергии на ГЭС: Бухтарминская, Усть-Каменогорская, Братская, Цимлянская, Красноярская и др. Вопросу влияния потоков водосливных пролетов на пропускную способность донных труб при их совместной работе (Татаров И.Я. Диссертация -заглавный лист и выводы, п.п. 5,8 и 9). A decrease in the piezometric water level under the impeller of a hydroturbine by ejection, carried out by means of idle flood discharges through hydroelectric power units or in close proximity to them, and thus increase the pressure on a hydroturbine are known and widely used in practice when realizing potential energy at hydroelectric power plants: Bukhtarminskaya, Ust -Kamenogorsk, Bratsk, Tsimlyansk, Krasnoyarsk and others. The issue of the influence of spillway flows on the capacity of bottom pipes during their joint work (Tatarov I.Ya. The dissertation is the title page and conclusions, paragraphs 5.8 and 9).
На фиг. 1 представлена гидроэлектростанция без разветвления выпускного трубопровода, план; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4-7 разрезы С-С на фиг. 1, варианты выполнения; на фиг. 8 представлена гидроэлектростанция с разветвлением выпускного трубопровода на три трубы, план; на фиг. 9 гидроэлектростанция в протоке реки, общий вид. In FIG. 1 shows a hydroelectric power station without branching the exhaust pipeline, plan; in FIG. 2, section AA in FIG. one; in FIG. 3 section BB in FIG. one; in FIG. 4-7 sections CC in FIG. 1, embodiments; in FIG. 8 shows a hydroelectric power station with branching of the exhaust pipeline into three pipes, plan; in FIG. 9 hydroelectric power station in the river channel, general view.
Гидроэлектростанция включает плавучесть в виде катамарана 1 с двумя корпусами 2, соединенными палубой 3, к которой снизу элементами 4 прикреплена проточная часть 5 с гидротурбиной 6, расположенной между входным раструбом 7 и выпускным трубопроводом 8 и присоединенной к генератору 9, расположенному на палубе 3. Катамаран 1 тросо-якорной системой 10 закреплен в потоке воды 11 в реке с возможностью вертикального перемещения при изменении уровня воды 11, а концевой участок 12 выпускного трубопровода 8 расположен между кормовыми частями 13 корпусов 2 катамарана 1 под уровнем потока воды 11, выполнен с увеличивающейся по направлению движения потока воды 11 площадью поперечного сечения и ему плавно придана многолепестковая форма: два лепестка 14 (фиг. 4), три лепестка 14 (фиг. 5), четыре лепестка 14 (фиг. 6), шесть лепестков 14 (фиг. 7). The hydroelectric power station includes buoyancy in the form of a
Концевой участок 12 выпускного трубопровода 2 может быть разделен, например, на три трубы 15 (фиг. 8), каждая из которых в поперечном сечении также может быть выполнена многолепестковой. The
На равнинной реке гидроэлектростанцию сооружают на участке реки, где она разделяется на русло 16 и протоке 17 (фиг. 9) путем расположения катамарана 1 с гидротурбиной 6 в протоке 17, которую в поперечном сечении стесняют подоподпорным сооружением 18 до образования в месте расположения катамарана 1 с гидротурбиной 6 прорана 19 с высокоскоростным потоком воды. При этом дно и борта прорана 19 закрепляют от размыва. On a flat river, a hydroelectric power station is built on a river section where it is divided into a
Поток воды 11 через входной раструб 7 попадает в проточную часть 5 и передает гидротурбине 6 большую часть своей кинетической энергии, в результате чего скорость потока воды существенно замедляется, чему способствует увеличение на выходе площади поперечного сечения проточной части 5. Поэтому скорость наружного потока воды 11 существенно выше скорости потока воды на выходе из проточной части 5. Одновременно с этим в результате разветвления концевого участка 12 на отдельные трубы 15 (фиг. 7) и выполнения этих труб многолепестковыми существенно увеличена площадь взаимодействия (трения) этих разноскоростных потоков, что существенно снижает пьезометрический уровень воды за гидротурбиной 6 за счет эжекции и увеличивает, таким образом, мощность электростанции без увеличения габаритов гидротурбины 6 и высоты проточной части 5, которые ограничиваются глубиною водного потока в маловодный период года. The flow of
Стеснение протоки 17 реки (фиг. 9) до существенного уменьшения расхода воды в протоке 17 многократно уменьшает уклон свободной поверхности воды в протоке по обе стороны от водоподпорного сооружения 18, в результате чего в пределах прорана 19 сосредотачивается практически весь перепад уровней воды Δh участка реки между началом протоки и ее концом:
Δh ≈ il,
где i уклон свободной поверхности в русле 16 реки между точками T1 и T2.The restriction of the river channel 17 (Fig. 9) to a significant reduction in water flow in the
Δh ≈ il,
where i is the slope of the free surface in the
l расстояние между точками T1 и T2.l distance between points T 1 and T 2 .
Под воздействие перепада уровней воды Δh в проране 19 образуется высокоскоростной поток, что дополнительно существенно повышает мощность гидроэлектростанции и ее работоспособность в зимнее время. При этом паводковые воды беспрепятственно пропускаются по руслу 16 реки и частично по стесненной протоке 17 с затоплением водоподпорных сооружений 18 или без затопления. Under the influence of the difference in water levels Δh in the
Использование изобретения позволяет повысить мощность плавучей гидроэлектростанции за счет использования кинетической энергии водного потока, проходящего за пределами проточной части гидроэлектростанции, а также за счет создания вокруг гидроэлектростанции высокоскоростного потока путем сооружения гидроэлектростанции в месте стеснения протоки реки. The use of the invention allows to increase the power of a floating hydroelectric power station by using the kinetic energy of a water stream passing outside the flow part of the hydroelectric power station, as well as by creating a high-speed stream around the hydroelectric power station by constructing a hydroelectric power station in the place of restriction of the river channel.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9595115316A RU2088724C1 (en) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Hydroelectric power plant and its construction method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9595115316A RU2088724C1 (en) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Hydroelectric power plant and its construction method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95115316A RU95115316A (en) | 1997-08-10 |
RU2088724C1 true RU2088724C1 (en) | 1997-08-27 |
Family
ID=20171712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9595115316A RU2088724C1 (en) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Hydroelectric power plant and its construction method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2088724C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD2992G2 (en) * | 2005-09-15 | 2006-09-30 | Технический университет Молдовы | Hydraulic station |
MD2981G2 (en) * | 2005-09-15 | 2006-12-31 | Технический университет Молдовы | Hydraulic station |
CN106286086A (en) * | 2015-05-27 | 2017-01-04 | 张发林 | Single canal multi-stage hydraulic generation technology |
RU199545U1 (en) * | 2020-05-28 | 2020-09-07 | Валерий Павлович Левицкий | Floating damless hydroelectric power plant |
RU199971U1 (en) * | 2020-04-23 | 2020-09-30 | Валерий Павлович Левицкий | Floating damless hydroelectric power plant |
-
1995
- 1995-08-31 RU RU9595115316A patent/RU2088724C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Гидротехнические установки малой и средней мощности. /Справочное руководство. Под ред.Ф.Т.Марковского. Киев - М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1952, с.27. Авторское свидетельство СССР N 1715950, кл. E 02 B 9/00, 1992. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD2992G2 (en) * | 2005-09-15 | 2006-09-30 | Технический университет Молдовы | Hydraulic station |
MD2981G2 (en) * | 2005-09-15 | 2006-12-31 | Технический университет Молдовы | Hydraulic station |
CN106286086A (en) * | 2015-05-27 | 2017-01-04 | 张发林 | Single canal multi-stage hydraulic generation technology |
RU199971U1 (en) * | 2020-04-23 | 2020-09-30 | Валерий Павлович Левицкий | Floating damless hydroelectric power plant |
RU199545U1 (en) * | 2020-05-28 | 2020-09-07 | Валерий Павлович Левицкий | Floating damless hydroelectric power plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5865572B2 (en) | Low flow hydropower system for rivers | |
KR101533055B1 (en) | Water power equipment for generating electricity pipelines | |
RU2088724C1 (en) | Hydroelectric power plant and its construction method | |
JP3174457U (en) | Low flow hydropower system for rivers | |
JPS5873611A (en) | Laying method of waterway with penstock | |
RU95115316A (en) | HYDRO POWER PLANT AND METHOD OF ITS CONSTRUCTION | |
KR100606146B1 (en) | Wave Overtopping Power Generating Device | |
JPS6187983A (en) | Water flow energy utilizing device | |
JP4344703B2 (en) | Weir for hydroelectric power generation | |
RU2021424C1 (en) | Hydroelectric station | |
CN216739520U (en) | Fish passing facility | |
JPH08338354A (en) | Hydraulic turbine device for low flow velocity and water conveyance direction setting method for hydraulic turbine for low flow velocity | |
CN114508082B (en) | Unpowered power-assisted migration device | |
KR101430428B1 (en) | Structure of tidal current power generation | |
JPH08311847A (en) | Baffle pier with blade-like sill type semi-automatic sand flash and intake weir | |
SU1199969A1 (en) | Tidal power plant | |
RU2023806C1 (en) | Hydroelectric power station | |
RU2023903C1 (en) | Riverside hydroelectric power station | |
RU2017885C1 (en) | River power station | |
RU2039154C1 (en) | Hydroelectric power station building | |
SU1583538A1 (en) | Siphon for cleaning water bodies | |
SU1271934A1 (en) | Canal junction | |
RU2039153C1 (en) | Device for supplying water on hydraulic turbine | |
SU973698A1 (en) | Water supply arrangement for hydroelectric power plant | |
JPS5762968A (en) | Power generating water turbine plant |