RU2160848C1 - Floating power station - Google Patents

Floating power station Download PDF

Info

Publication number
RU2160848C1
RU2160848C1 RU99108288/06A RU99108288A RU2160848C1 RU 2160848 C1 RU2160848 C1 RU 2160848C1 RU 99108288/06 A RU99108288/06 A RU 99108288/06A RU 99108288 A RU99108288 A RU 99108288A RU 2160848 C1 RU2160848 C1 RU 2160848C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
generator
river
wheels
power station
Prior art date
Application number
RU99108288/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.Г. Ушаков
Original Assignee
Ушаков Григорий Германович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ушаков Григорий Германович filed Critical Ушаков Григорий Германович
Priority to RU99108288/06A priority Critical patent/RU2160848C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2160848C1 publication Critical patent/RU2160848C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: applicable for generation of electric power with the use of river current without affecting the river proper by construction and without affecting the environment. SUBSTANCE: the power station has a floating base in the form of pont6oons, for example of two interconnected bridges, movably joined under which in the vertical plane are the turbine wheels connected to the generator reduction gear through chain drives. The wheels may operate both in the semi-immersed condition, and under water. It is attained by the fact each wheel vane is made in the form of a number of ladles with dead walls. The ladle bottom is composed of blinds hinge-joined to the ladle walls and overlapping one another; the axes of their rotation coincide with the longer side of the blind and don't coincide with their axes of symmetry, and their rotation about the axis is restricted by stops. From the top the wheel is closed by a housing, and from the bottom it has a flooring beam. The beam and the housing are open from the ends and have brackets and flanges for joining to the wheel, if a necessity of additional sections arises. For life-support of the power station in emergencies provision is made for installation of an additional turbine that is frequently installed on the first pontoon in the direction of motion of the working rod. For stable operation the first pontoon of the floating base is hinge-joined to the bridge. The electric power station is anchored in the working flow. The working wheels are lowered in the flow or to the river bottom at operation in winter. The turbine rotates the generator and generates current. The generator drive system provides for stable automatic operation of the generator at variation of the flow rate and loads in the generator within a wide range. EFFECT: enhanced stability of operation. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к гидростроительству и может быть применено в любом регионе России. The invention relates to hydraulic engineering and can be applied in any region of Russia.

Известны гидростанции, у которых основным сооружением является плотина, перегораживающее русло реки. Она строится для того, чтобы поднять на определенный уровень часть водосбора реки и за счет перепада высот уровней воды до и после плотины получать от реки часть ее энергетического потенциала. Негативные стороны плотинной гидроэнергетики известны. Альтернативой ей может быть бесплотинная гидроэнергетика, одним из технических решений которой является предлагаемое изобретение. Hydro power plants are known in which the main structure is a dam blocking the river bed. It is built in order to raise to a certain level a part of the catchment area of the river and, due to the difference in elevation of water levels before and after the dam, to receive part of its energy potential from the river. The negative aspects of dam hydropower are known. An alternative to it could be damless hydropower, one of the technical solutions of which is the invention.

Сама река часто является мощным энергетическим источником и может отдавать свой энергетический потенциал без строительства на ней плотин и иных сложных энергетических сооружений. The river itself is often a powerful energy source and can give its energy potential without building dams and other complex energy structures on it.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является "Русловая гидроэлектростанция" патент РФ N 2002099 C1, МПК F 03 В 17/06. Автор - Рыжухин Р.С. Closest to the technical nature of the present invention is a "channel hydroelectric power" RF patent N 2002099 C1, IPC F 03 17/06. Author - Ryzhukhin R.S.

ГЭС по патенту N 2002099 состоит из турбины, редуктора, генератора с системами управления ими. Реактивная турбина опускается в водный поток, который воздействуя на лопасти турбины, поставленные под углом к потоку, поворачивает ее вал, раскручивая через редуктор вал генератора. Однако применение реактивной турбины в русловой ГЭС, гидравлический коэффициент которой не может быть выше 0,5, неспособность такой турбины работать подо льдом в зимнее время года, не позволяют применять эти ГЭС на реках 3-6 порядка без строительства на реке сложных гидротехнических сооружений. HPP according to patent N 2002099 consists of a turbine, gearbox, generator with their control systems. A jet turbine is lowered into the water stream, which, acting on the turbine blades set at an angle to the stream, rotates its shaft, spinning the generator shaft through the gearbox. However, the use of a jet turbine in a channel hydroelectric power station, the hydraulic coefficient of which cannot be higher than 0.5, the inability of such a turbine to work under ice in the winter season, does not allow the use of these hydroelectric power plants on rivers of 3-6 order without the construction of complex hydraulic structures on the river.

Цель изобретения - улучшение характеристик гидроэнергетической установки, рабочее колесо которой работает подо льдом в свободном потоке реки. The purpose of the invention is the improvement of the characteristics of a hydropower installation, the impeller of which operates under ice in a free stream of a river.

Поставленная цель достигается тем, что наплавная электростанция, включающая плавучее основание, на котором размещены рабочие лопастные колеса турбин, генераторы и их приводы отличающиеся тем, что плавучее основание выполнено в виде понтонов, например двух, связанных между собой мостами, под которыми подвижно в вертикальной плоскости закреплены колеса турбин, соединенных с приводом генератора. Например цепями, а с понтонами, например через пантограф, причем каждая лопасть турбин выполнена в виде ряда ковшей, установленных в линию с глухими внешними образующими, днище которых набрано из перекрывающих друг-друга, шарнирно закрепленных на внешних образующих ковша шторок, чьи оси вращения не совпадают с их продольной осью симметрии и поворот которых вокруг своей оси ограничен, например, упором, а сама шторка выполнена, например, в виде двух тонких пластин, соединенных друг с другом в пакет поперечными ребрами, таким образом, что промежутки между пластинами остаются сквозными и открытыми с длинных сторон пакета. This goal is achieved in that the floating power plant, including a floating base, on which the turbine impellers are located, generators and their drives, characterized in that the floating base is made in the form of pontoons, for example, two connected by bridges under which it is movable in a vertical plane fixed turbine wheels connected to the generator drive. For example, chains, and with pontoons, for example, through a pantograph, each turbine blade made in the form of a series of buckets mounted in line with blind external generators, the bottom of which is drawn from overlapping each other, pivotally fixed to the outer forming ladle shutters, whose rotation axis are not coincide with their longitudinal axis of symmetry and the rotation of which around its axis is limited, for example, by a stop, and the curtain itself is made, for example, in the form of two thin plates connected to each other by transverse ribs in a package, so that creepy between the plates are through-and open with the long sides of the package.

Кроме того поставленная цель достигается тем, что рабочие колеса турбин закрыты сверху сплошным кожухом, а снизу подстилающей балкой, соединенной с кожухом стойками, на которых закреплены подшипники рабочего колеса, причем кожух, подстилающая балка и колеса турбин с торцов имеют кронштейны и фланцы для присоединения к ним дополнительных секций турбины. In addition, the goal is achieved by the fact that the turbine impellers are closed from above by a continuous casing, and from below by a supporting beam connected to the casing by struts on which the impeller bearings are mounted, and the casing, the supporting beam and turbine wheels from the ends have brackets and flanges for connecting to him additional turbine sections.

Таким образом заявляемое решение имеет отличительные признаки от прототипа, следовательно оно соответствует критерию - "новизна". Thus, the claimed solution has distinctive features from the prototype, therefore, it meets the criterion of "novelty."

На фиг. 1 показан вид сбоку на наплавную электростанцию; на фиг. 2 - вид сверху на станцию и показано размещение оборудования станции в ее машинном помещении; на фиг. 3 показана часть рабочего колеса турбины, ее продольный разрез; на фиг. 4 показан поперечный разрез рабочего колеса; на фиг. 5 показан вид на шторку. In FIG. 1 shows a side view of a floating power station; in FIG. 2 is a top view of the station and shows the placement of station equipment in its machine room; in FIG. 3 shows a part of a turbine impeller, its longitudinal section; in FIG. 4 shows a cross section of the impeller; in FIG. 5 shows a view of the curtain.

Наплавная электростанция по предлагаемому изобретению состоит из плавучего основания, представляющего из себя два понтона-1 типа "катамаран", связанных между собой местами 2 и 3. Передний, по ходу речного потока, понтон соединен с мостом - 2 шарниром - 4 /фиг. 2/. На плавучем основании станции - 1, так же размещены кнехты - 5, лебедки - 6, машинное помещение - 7, основная - 8 и вспомогательная - 9, турбины, закрепленные на плавучем основании подвижно в вертикальной плоскости с помощью пантографа - 10. Подъем и опускание рабочих колес турбины осуществляется с помощью талей - 11. The floating power plant according to the invention consists of a floating base, which consists of two pontoons-1 of the "catamaran" type, interconnected in places 2 and 3. The front pontoon, along the river flow, is connected to the bridge - 2 by a hinge - 4 / Fig. 2 /. On the floating base of the station - 1, bollards - 5, winches - 6, the machine room - 7, the main - 8 and auxiliary - 9, the turbines mounted on the floating base movably in a vertical plane with the help of a pantograph - 10 are also placed. 10. Raise and lower impellers of the turbine is carried out using hoists - 11.

В машинном помещении станции - 7 /фиг. 2/ размещены главный вал - 12, соединенный с рабочим колесом цепной передачей - 13. Главный вал - 12, через конусную муфту - 14, соединен с редуктором - 15, который через многодисковую фрикционную муфту - 16 и ременные передачи - 17 соединен одновременно с генератором - 18 и насосом - 19. In the machine room of the station - 7 / Fig. 2 / the main shaft - 12, connected to the impeller by a chain drive - 13 is placed. The main shaft - 12, through a conical coupling - 14, is connected to the gearbox - 15, which is connected to the generator through a multi-plate friction clutch - 16 and belt drives - 17 - 18 and pump - 19.

В машинном помещении размещены, так же пульт управления станцией - 20, шкаф с электрической аппаратурой - 21 и дроссель - 22, в системе управления насосом - 19. The control room of the station - 20, the cabinet with electrical equipment - 21 and the throttle - 22, in the pump control system - 19 are also located in the machine room.

Рабочее колесо турбины - 8 /фиг. 3 и 4/ состоит из вала - 23, вращающегося в подшипниках - 24, закрепленных на корпусе турбины - 25. Вал турбины - 23, звездочками и цепной передачей - 13, соединен с главным валом - 12, привода генератора - 18. Цепная передача закрыта водонепроницаемым кожухом - 26. Концы вала - 23 турбины имеют фланцы, для присоединения к ним дополнительных секций колес, закрытые кожухами - 27. The impeller of the turbine is 8 / Fig. 3 and 4 / consists of a shaft - 23, rotating in bearings - 24, mounted on the turbine housing - 25. The turbine shaft - 23, asterisks and chain gear - 13, is connected to the main shaft - 12, the drive of the generator - 18. The chain drive is closed waterproof casing - 26. The ends of the shaft - 23 turbines have flanges, for attaching additional sections of wheels to them, closed by casings - 27.

Верхняя часть рамы - 25, колеса - 8 представляет собой ферму - 28, за которое колесо-8, с помощью талей - 11 /фиг. 1/ может подниматься над водой, или опускаться на дно реки. На валу - 23 рабочего колеса - 8 закреплены лопасти - 29 и диафрагмы - 30. В совокупности они образуют ковши, установленные в ряд вдоль оси колеса. Количество рядов ковшей - по числу лопастей колеса. На фиг. 4 их показано 12 штук. Днище каждого ковша может быть выполнено овальной формы или быть прямым, как это показано на фиг. 4, однако, как в том, так и в другом случае выполнены из перекрывающих друг друга шарнирно закрепленных на боковых стенках ковша, шторок - 31. Шторки вращаются на своих осях свободно в своих шарнирах и их поворот ограничен упорами /на фиг. 4 - не показаны/. Каждая шторка выполнена в виде двух тонких пластин - 32 /фиг. 5/, соединенных между собой ребрами - 33. Торцы длинных сторон шторок открыты и поток воды свободно проходит сквозь них. Одновременно такая конструкция шторок позволяет придать ей необходимую прочность. Корпус - 25 рабочего колеса турбины - 8 состоит из подстилающей балки - 34, кожуха - 35, закрывающего сверху рабочее колесо. Кожух с подстилающей балкой с одной стороны соединен решеткой - 36, с другой - ребрами жесткости - 37. Такая конструкция позволяет рабочему колесу турбины работать под водой, а в зимнее время года подо льдом в свободном потоке реки, максимально используя мощность речного потока при этом. Как было отмечено выше, поверху кожух - 36, имеет соединительную ферму - 28, со скобами - 38, за которые рабочее колесо ГЭС подвешивается за гак крановой установки, или гак тали - 39. The upper part of the frame is 25, the wheels - 8 is a truss - 28, for which the wheel is 8, with the help of hoists - 11 / Fig. 1 / can rise above the water, or sink to the bottom of the river. On the shaft - 23 of the impeller - 8 fixed blades - 29 and diaphragms - 30. Together they form buckets installed in a row along the axis of the wheel. The number of rows of buckets - according to the number of wheel blades. In FIG. 4 of them are shown 12 pieces. The bottom of each bucket may be oval or straight, as shown in FIG. 4, however, in either case, they are made of overlapping shutters hinged on the side walls of the bucket, the shutters are 31. The shutters rotate freely on their axes in their hinges and their rotation is limited by stops / in FIG. 4 - not shown. Each curtain is made in the form of two thin plates - 32 / Fig. 5 /, interconnected by ribs - 33. The ends of the long sides of the curtains are open and the flow of water freely passes through them. At the same time, this design of the curtains makes it possible to give it the necessary strength. The housing - 25 of the turbine impeller - 8 consists of the underlying beam - 34, the casing - 35, covering the impeller from above. The casing with the underlying beam is connected on one side by a lattice - 36, on the other - by stiffening ribs - 37. This design allows the turbine impeller to work under water, and in the winter season under ice in the free stream of the river, making maximum use of the river flow power. As noted above, on top of the casing - 36, has a connecting truss - 28, with brackets - 38, for which the impeller of the hydroelectric station is suspended by hook crane, or hook hoist - 39.

Работает наплавная электростанция следующим образом. Works floating power as follows.

Станция на якорях, за кнехты - 5 и лебедки - 6, крепится в речном потоке. Рабочее колесо - 8, электроталью - 11, опускается в речной поток, поток ударяясь в шторки 31, лопастей - 29, укладывает их на дно ковшей и поворачивает колесо вокруг своей оси - 23. Пройдя рабочую зону лопасть колеса поднимается из потока под колпак - 35. Не имея нагрузки от потока шторки поворачиваются вокруг своей оси по линии меньшего сопротивления, которое совпадает с касательными к окружности, пересекающей оси вращения шторок. Сопротивление движению шторок в потоке уменьшается во столько раз, во сколько раз площадь шторки больше площади торцов двух ее пластинок, из которых шторка изготовлена. Это позволяет рабочему колесу турбины работать в речном потоке с высоким коэффициентом полезного действия при полностью затопленном колесе. При входе лопасти в рабочую зону, после того как она пройдет зону прикрытую колпаком, шторки потоком реки укладываются на свое место, делая ковш замкнутым с трех сторон и цикл движения колеса и шторок повторяется. The station is anchored, for bollards - 5 and winches - 6, is mounted in the river stream. Impeller - 8, electric hoist - 11, descends into the river flow, the flow striking the shutters 31, blades - 29, puts them on the bottom of the buckets and rotates the wheel around its axis - 23. Having passed the working area, the wheel blade rises from the stream under the hood - 35 Having no load from the flow, the curtains rotate around their axis along the line of lower resistance, which coincides with the tangents to the circle crossing the axis of rotation of the curtains. The resistance to the movement of the curtains in the stream decreases so many times, how many times the area of the curtain is greater than the area of the ends of its two plates, of which the curtain is made. This allows the turbine impeller to work in a river stream with a high efficiency with a completely flooded wheel. When the blade enters the working area, after it passes the area covered by the hood, the curtains are laid in place by the river flow, making the bucket closed on three sides and the cycle of movement of the wheel and curtains is repeated.

После того как рабочее колесо наберет обороты, включается муфта - 16 насоса - 18. Происходит искусственное торможение рабочего колеса. После того как быстроходный вал редуктора начнет вращаться с оборотами, с которыми должен вращаться генератор, вырабатывая ток заданной частоты, включается муфта генератора и сам генератор. Элементы системы управления - 19 и 22 обеспечивают стабильную работу генератора при изменении в широком диапазоне скоростей речного потока и изменении нагрузок в сети генератора. При необходимости профилактических работ в системе основного генератора, в речной поток опускается рабочее колесо вспомогательной /аварийной/ турбины - 9.6 After the impeller picks up speed, the clutch - 16 of the pump - 18 is turned on. The impeller is artificially braked. After the high-speed shaft of the gearbox begins to rotate at the speed with which the generator must rotate, generating a current of a given frequency, the generator clutch and the generator are turned on. Elements of the control system - 19 and 22 ensure stable operation of the generator when changing in a wide range of river flow rates and changing loads in the generator network. If necessary, preventive maintenance in the main generator system, the auxiliary / emergency / turbine impeller is lowered into the river stream - 9.6

Claims (2)

1. Наплавная электростанция, включающая плавучее основание, на котором размещены рабочие лопастные колеса турбин, генераторы и их приводы, отличающаяся тем, что плавучее основание станции выполнено в виде понтонов, например двух, связанных между собой мостами, под которыми подвижно в вертикальной плоскости закреплены колеса турбин, соединенных с проводами их генераторов, например, цепными передачами, а с понтонами, например, через пантографы, причем каждая лопасть турбины выполнена в виде ряда ковшей, установленных в линию, с глухими внешними образующими, днище которых набрано из перекрывающих друг друга, шарнирно закрепленных на внешних образующих ковша шторок, чьи оси вращения не совпадают с их продольной осью симметрии и поворот которых вокруг своей оси ограничен, например, упором, а сама шторка выполнена, например, из двух тонких пластин, соединенных друг с другом в пакет поперечными ребрами таким образом, что промежутки между пластинами остаются сквозными и открытыми с длинных сторон пакета. 1. Floating power plant, including a floating base, on which the turbine impellers, generators and their drives are located, characterized in that the floating base of the station is made in the form of pontoons, for example, two connected by bridges, under which wheels are movably mounted in a vertical plane turbines connected to the wires of their generators, for example, chain gears, and with pontoons, for example, through pantographs, each turbine blade made in the form of a series of buckets installed in a line, with blind external by their generators, the bottom of which is assembled from overlapping shutters pivotally mounted on the outer generators of the bucket, whose rotation axes do not coincide with their longitudinal axis of symmetry and whose rotation around its axis is limited, for example, by a stop, and the curtain itself is made, for example, of two thin plates connected to each other in a package by transverse ribs so that the gaps between the plates remain through and open on the long sides of the package. 2. Наплавная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что рабочее колесо турбины закрыто сверху сплошным кожухом, а снизу - подстилающей балкой, соединенной с кожухом стойками, на которых закреплены подшипники рабочего колеса, причем кожух, подстилающая балка и колесо турбины с торцов имеют кронштейны и фланцы для присоединения к колесам их дополнительных секций. 2. The floating power station according to claim 1, characterized in that the turbine impeller is closed from above by a continuous casing, and from below by a supporting beam connected to the casing by struts on which the impeller bearings are mounted, and the casing, the supporting beam and the turbine wheel from the ends have brackets and flanges for connecting to wheels of their additional sections.
RU99108288/06A 1999-04-21 1999-04-21 Floating power station RU2160848C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99108288/06A RU2160848C1 (en) 1999-04-21 1999-04-21 Floating power station

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99108288/06A RU2160848C1 (en) 1999-04-21 1999-04-21 Floating power station

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2160848C1 true RU2160848C1 (en) 2000-12-20

Family

ID=20218848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99108288/06A RU2160848C1 (en) 1999-04-21 1999-04-21 Floating power station

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2160848C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459110C2 (en) * 2007-04-11 2012-08-20 Оупенхайдроу Груп Лимитед System and method of mounting hydroelectric turbine
US8277168B2 (en) 2006-10-27 2012-10-02 Hardisty Jack Tidal power apparatus
CN105275725A (en) * 2015-11-10 2016-01-27 周建青 Ocean wave and ocean current composite power generation device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8277168B2 (en) 2006-10-27 2012-10-02 Hardisty Jack Tidal power apparatus
RU2459110C2 (en) * 2007-04-11 2012-08-20 Оупенхайдроу Груп Лимитед System and method of mounting hydroelectric turbine
CN105275725A (en) * 2015-11-10 2016-01-27 周建青 Ocean wave and ocean current composite power generation device
CN105275725B (en) * 2015-11-10 2017-10-31 周建青 A kind of wave ocean current combined generating device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7503744B1 (en) Undershot impulse jet driven waterwheel having an automatically adjustable radial gate for optimal hydroelectric power generation and water level control
KR101309489B1 (en) Electricity generating apparatus from a flow of water such as tide, river or the like
KR101063775B1 (en) Multipurpose rotation apparatus and generating system with multipurpose rotation apparatus
RU2539238C2 (en) Method and apparatus for improved hydropower generation at existing impoundments
US6208037B1 (en) Waterwheel-driven generating assembly
US20090175723A1 (en) Undershot impulse jet driven water turbine having an improved vane configuration and radial gate for optimal hydroelectric power generation and water level control
US20070231117A1 (en) Two-way generation tidal power plant with one-way turbines
WO2014154081A1 (en) Modular ocean energy power generation device
CA2527217A1 (en) Low head, dynamic variable pitch, submersible hydro generator
RU2160848C1 (en) Floating power station
KR101040450B1 (en) Equipment to generate electricity utilizing construction of bridge
US4573827A (en) Laterally movable powerhouse
KR20160017086A (en) Run-of-the-river or ocean current turbine
JP4148519B2 (en) Hydroelectric power generation equipment to be installed at the head of agricultural waterways
JP6464492B2 (en) Small hydro turbine
CN109477453B (en) Marine power turbine
KR20050003976A (en) Float type hydraulic power generator
KR102192647B1 (en) Tidal power generator
RU2161731C1 (en) Impulse turbine
RU2499909C2 (en) Bottom hydraulic power plant
RU2303707C1 (en) Hydroelectric power station
CN219364543U (en) Floating garbage flow guiding device for hydraulic engineering
RU4978U1 (en) HYDRO POWER PLANT AT A HYDRAULIC SYSTEM INCLUDING A DAM
CN213014186U (en) Waterproof drainage device of hydraulic engineering construction
RU2221932C2 (en) Dampless hydroelectric station