RU2154171C1

RU2154171C1 - Gas-burning hydroelectric power plant

Info

Publication number: RU2154171C1
Application number: RU99104279A
Authority: RU
Inventors: Ш.М. Караев
Original assignee: Караев Шамиль Магомедович
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2000-08-10

Abstract

FIELD: electric power generation by burning natural gas. SUBSTANCE: plant has set of gas power units placed in pond filled with working agent, buffer chamber, hydraulic turbine, control unit, and connecting pipelines. Gas power unit is, essentially, encapsulated combustion chamber accommodating working-agent inlet and outlet back-pressure valves and provided with gas-air mixture pre-ignition chamber with spark plug and float valve that holds working agent at desired level. Buffer chamber is mounted on pipeline passing working agent to hydraulic turbine; upon leaving the turbine, working agent is returned to pond over pipeline. Control unit communicates with float valve through gas-air mixture injection system and spark plug. EFFECT: enlarged generated-power range. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям мобильных и автономных газовых электростанций. The invention relates to hydropower, in particular to the designs of mobile and autonomous gas power plants.

Известна турбинная установка внутреннего горения, предназначенная для выработки электрической энергии (см. авторское свидетельство СССР N 35494, МПК 7 F 01 K 25/02, 31.03.1934). Known turbine internal combustion engine designed to generate electrical energy (see USSR author's certificate N 35494, IPC 7 F 01 K 25/02, 03/31/1934).

Известная установка содержит герметичную камеру сгорания, снабженную камерой предварительного зажигания газовоздушной смеси со свечой зажигания газовоздушной смеси и системой впрыска газовоздушной смеси, гидротурбину с электрогенератором и соединительные трубопроводы. The known installation contains a sealed combustion chamber, equipped with a preliminary ignition chamber of the gas-air mixture with a spark plug of the gas-air mixture and an injection system of the gas-air mixture, a turbine with an electric generator and connecting pipelines.

Выработка электроэнергии осуществляется за счет воздействия на гидротурбину струи жидкости, подаваемой инжекционным действием продуктов горения. Electricity is generated by exposing a jet of liquid to the turbine, supplied by the injection action of the combustion products.

Однако данная турбинная установка внутреннего горения не может обеспечить высокий КПД преобразования тепловой энергии и получение электроэнергии в широком диапазоне мощностей. However, this turbine internal combustion unit cannot provide high efficiency of thermal energy conversion and generation of electricity in a wide range of capacities.

Сущность изобретения. SUMMARY OF THE INVENTION

Газовая гидроэлектростанция содержит газовую силовую установку, буферную камеру, гидротурбину, блок управления, бассейн с рабочим агентом и соединительные трубопроводы. Газовая силовая установка выполнена в виде герметичной камеры сгорания с впускным и выпускным возвратными клапанами для рабочего агента и снабжена камерой предварительного зажигания газовоздушной смеси со свечой зажигания и поплавковым клапаном, фиксирующим уровень рабочего агента в герметичной камере сгорания. Буферная камера, стабилизирующая скорость потока рабочего агента, установлена на трубопроводе, подающем рабочий агент на гидротурбину, после которой отработавший рабочий агент по трубопроводу поступает вновь в бассейн, а блок управления связан с поплавковым клапаном, системой впрыска газовоздушной смеси и свечой зажигания. Станция снабжена блоком не менее двух газовых силовых установок, смонтированных в полости бассейна, и общим блоком управления. Трубопроводы между каждой газовой силовой установкой и буферной камерой выполнены равными по длине и сечению. На подводящем рабочий агент трубопроводе к гидротурбине установлен параллельный участок с фильтром очистки рабочего агента. A gas hydroelectric power station comprises a gas power plant, a buffer chamber, a hydraulic turbine, a control unit, a pool with a working agent, and connecting pipelines. The gas power plant is made in the form of a sealed combustion chamber with inlet and outlet check valves for the working agent and is equipped with a pre-ignition gas-air mixture with a spark plug and a float valve that fixes the level of the working agent in the sealed combustion chamber. A buffer chamber stabilizing the flow rate of the working agent is installed on the pipeline supplying the working agent to the hydraulic turbine, after which the spent working agent flows through the pipeline again into the pool, and the control unit is connected to the float valve, the gas-air injection system, and the spark plug. The station is equipped with a block of at least two gas power plants mounted in the cavity of the pool, and a common control unit. The pipelines between each gas power unit and the buffer chamber are made equal in length and cross section. A parallel section with a filter for cleaning the working agent is installed on the pipeline supplying the working agent to the turbine.

Достигаемый изобретением технический результат заключается в сокращении габаритов и компактности, автономности и мобильности станции, в повышении стабильности скорости движения рабочего агента и надежности работы станции, повышении ее экологичности, экономической эффективности и КПД. The technical result achieved by the invention is to reduce the dimensions and compactness, autonomy and mobility of the station, to increase the stability of the speed of the working agent and the reliability of the station, to increase its environmental friendliness, economic efficiency and efficiency.

Изобретение поясняется чертежами, где на
Фиг. 1 - показана общая схема газовой гидроэлектростанции с блоком газовых силовых установок.The invention is illustrated by drawings, where
FIG. 1 - shows a general diagram of a gas hydroelectric power station with a block of gas power plants.

Фиг. 2 - газовая силовая установка без рабочего агента с блоком управления. FIG. 2 - gas power plant without a working agent with a control unit.

Фиг. 3 - газовая силовая установка с рабочим агентом. FIG. 3 - gas power plant with a working agent.

Фиг. 4 - буферная камера. FIG. 4 - buffer chamber.

Газовая гидроэлектростанция /см. фиг. 1/ содержит бассейн 1 с рабочим агентом /водой/, блок газовых силовых установок 2 /батарея водяных пушек/, буферную камеру 3 /стабилизатор давления/, гидротурбину 4, блок управления 5 и соединительные трубопроводы 6. Бассейн 1 выполнен из железобетона или других конструкционных материалов. Буферная камера 3 максимально приближена к блоку газовых силовых установок 2 и размещена на подводящем трубопроводе, причем трубопроводы между каждой газовой силовой установкой 2 и буферной камерой 3 выполнены равными по длине /на фиг. 1 не показаны/. Блок газовых силовых установок 2 состоит не менее чем из двух силовых установок. На фиг. 1 показан блок из четырех газовых силовых установок. Газовая гидроэлектростанция может содержать фильтры для очистки рабочего агента /на чертежах не показаны/. Фильтры устанавливают на трубопроводе 6, подводящем рабочий агент к гидротурбине 4, например, в виде параллельной ветви с фильтром, который работает, как правило, чтобы не создавать дополнительного ощутимого сопротивления рабочему агенту, в период минимальных нагрузок по мощности на генератор. Gas hydroelectric power station / cm. FIG. 1 / contains a pool 1 with a working agent / water /, a block of gas power plants 2 / a battery of water guns /, a buffer chamber 3 / pressure stabilizer /, a hydraulic turbine 4, a control unit 5 and connecting piping 6. The pool 1 is made of reinforced concrete or other structural materials. The buffer chamber 3 is as close as possible to the block of gas power plants 2 and is placed on the supply pipe, and the pipelines between each gas power plant 2 and the buffer chamber 3 are made equal in length / in FIG. 1 not shown. The block of gas power plants 2 consists of at least two power plants. In FIG. 1 shows a block of four gas power plants. Gas hydroelectric power station may contain filters for cleaning the working agent / not shown /. Filters are installed on the pipeline 6, which supplies the working agent to the turbine 4, for example, in the form of a parallel branch with a filter, which works, as a rule, so as not to create additional tangible resistance to the working agent, during the period of minimal power loads on the generator.

Работает газовая гидроэлектростанция следующим образом. Рабочий агент /вода/ из бассейна 1 по трубопроводу 7 поступает к выпускному клапану 8, который открывается под давлением воды. При заполнении камеры газовой силовой установки 2 водой /см. фиг. 2, 3/, вытесняемый воздух выводится наружу через газоотводную трубу 9. По достижении уровнем воды нижнего края газоотводной трубы 9, отток воздуха прекращается, поплавковый клапан 10 запирает газоотводную трубу 9, что завершает наполнение камеры водой /см. фиг. 3/. Таким образом не заполненная водой часть камеры газовой силовой установки 2 образует камеру сгорания газовоздушной смеси. Шток 11 поплавкового клапана 10 замыкает контакт 12 и блок управления 5, впрыскивает по отдельным трубам 13, 14 газ и воздух в камеру предварительного зажигания 15. С завершением впрыска газовоздушной смеси, блок управления 5 подает электрический разряд на свечу зажигания 16. Факел пламени из камеры предварительного зажигания 15 воспламеняет газовоздушную смесь камеры сгорания. В результате этого в камере сгорания образуется высокое давление, клапаны 8, 10 и 17 заперты, а выпускной подпружиненный клапан 18 в данном направлении открыт и вода устремляется по трубопроводу питания гидротурбины 4. После выброса воды клапан 18 под действием своей пружины запирается. Во время выброса воды с помощью устройства 19 взводится пружина блока управления 5, которая через рычаг 20 воздействуют для открытия поплавкового клапана 10 в нужный момент. Этот момент наступает, когда вода выброшена под давлением, а остаточное давление в камере газовой силовой установки 2 препятствует открытию впускного клапана 8 для совершения следующего цикла. Так как на совершение повторного цикла уходит время, газовые силовые установки 2 объединяют не менее двух в блоки /на фиг. 1 представлен блок из четырех установок/, которые в строгой очередности выстреливают свою порцию рабочего агента в трубопровод, питающий гидротурбину 4. Для сглаживания пульсации /стабилизировать скорость рабочего агента/ давления рабочего агента, между блоком установок и гидротурбиной 4 устанавливается буферная камера 3 /стабилизатор давления - воздушный пузырь/, /см. фиг. 4/. The gas hydroelectric power station operates as follows. The working agent / water / from the pool 1 through the pipeline 7 enters the exhaust valve 8, which opens under the pressure of water. When filling the chamber of the gas power plant 2 with water / cm. FIG. 2, 3 /, the displaced air is discharged out through the exhaust pipe 9. When the water reaches the lower edge of the exhaust pipe 9, the outflow of air stops, the float valve 10 closes the exhaust pipe 9, which completes the filling of the chamber with water / cm. FIG. 3 /. Thus, the part of the chamber of the gas power unit 2 not filled with water forms the combustion chamber of the gas-air mixture. The rod 11 of the float valve 10 closes the contact 12 and the control unit 5, injects gas and air into the pre-ignition chamber 15 through separate pipes 13, 14. With the completion of the gas-air mixture injection, the control unit 5 supplies an electric discharge to the spark plug 16. The flame from the chamber pre-ignition 15 ignites the gas-air mixture of the combustion chamber. As a result of this, high pressure is generated in the combustion chamber, valves 8, 10 and 17 are closed, and the spring-loaded exhaust valve 18 is open in this direction and water flows through the power supply pipe of the hydraulic turbine 4. After the water is discharged, the valve 18 closes under the action of its spring. During the ejection of water using the device 19, the spring of the control unit 5 is charged, which through the lever 20 act to open the float valve 10 at the right time. This moment occurs when the water is ejected under pressure, and the residual pressure in the chamber of the gas power plant 2 prevents the opening of the intake valve 8 for the next cycle. Since it takes time to complete the recycle, the gas power plants 2 combine at least two into blocks / in FIG. 1 shows a block of four units /, which, in strict order, shoot their portion of the working agent in the pipeline supplying the hydraulic turbine 4. To smooth the pulsations / stabilize the speed of the working agent / pressure of the working agent, a buffer chamber 3 / pressure stabilizer is installed between the unit and hydraulic turbine 4 - air bubble /, / cm. FIG. 4/.

Выходное напряжение от генератора /на чертежах не показан/ подается на блок управления 5 к клеммам 21, что позволяет управлять подачей газовоздушной смеси в камеры сгорания установок в зависимости от нагрузки генератора. The output voltage from the generator / not shown / is supplied to the control unit 5 to the terminals 21, which allows you to control the flow of gas-air mixture into the combustion chambers of the plants depending on the load of the generator.

Данный вид гидроэлектростанций позволяет на малых площадях получать электроэнергию с широким диапазоном мощностей, при наличии природного газа или газгольдера для работы на привозном пропане. Мощность гидроэлектростанции зависит от применяемой гидротурбины, к которой подбирается система /блок/ газовых силовых установок. This type of hydroelectric power station allows for small areas to receive electricity with a wide range of capacities, in the presence of natural gas or a gas tank for operation on imported propane. The capacity of a hydroelectric power station depends on the turbine used, to which the system / unit / of gas power plants is selected.

Claims

1. A gas hydroelectric power station containing a block of gas power plants located in the cavity of the pool with a working agent, a buffer chamber, a hydraulic turbine, a control unit and connecting pipelines, the gas power unit being made in the form of a sealed combustion chamber with inlet and outlet check valves for the working agent and equipped with a preliminary ignition chamber of the gas-air mixture with a spark plug and a float valve that fixes the level of the working agent in a sealed combustion chamber, while Single chamber, stabilizing the flow rate of the working agent, installed on the pipeline supplying the working agent in a water turbine, after which the spent working agent is supplied via conduit again in the pool, and the control unit is connected with a float valve, the injection system and the gas mixture by the spark plug.

2. Hydroelectric power station according to claim 1, characterized in that the gas power unit consists of at least two gas power units and is equipped with a common control unit, the pipelines between each gas power unit and the buffer chamber being made equal in length and cross section.

3. Hydroelectric power station according to claim 1 or 2, characterized in that a parallel section of the pipeline with a filter for cleaning the working agent is installed on the pipeline supplying the working agent to the turbine.