RU2232289C1 - Гидроэлектростанция - Google Patents
Гидроэлектростанция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2232289C1 RU2232289C1 RU2002131708/06A RU2002131708A RU2232289C1 RU 2232289 C1 RU2232289 C1 RU 2232289C1 RU 2002131708/06 A RU2002131708/06 A RU 2002131708/06A RU 2002131708 A RU2002131708 A RU 2002131708A RU 2232289 C1 RU2232289 C1 RU 2232289C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dam
- station
- conduits
- hydroelectric power
- power
- 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
Изобретение предназначено для выработки электрической энергии с помощью плотинной гидроэлектростанции. Последняя содержит плотину и станционный узел (У), выполненный симметричным по отношению к ориентированной по течению реки продольной оси. (У) имеет водоприемник с элементами защиты, двусторонние турбинные напорные и отводящие водоводы (В), здание гидроэлектростанции с центрально симметричными относительно вертикальных осей агрегатными блоками с двусторонними входными и выходными створами (С). Между (С) расположены центрально-симметричные проточные тракты агрегатных блоков. При расположении напорных и отводящих (В) и здания гидроэлектростанции за плотиной водоприемник (У) расположен в плотине. Напорные (В) выполнены в виде герметично изолированных от нижнего бьефа галерей, а отводящие (В) - в виде открытых в нижний бьеф каналов. При расположении (У) перед плотиной его водоприемник соединен с напорными (В), которые подсоединены к входным (С) агрегатных блоков. При этом выходные (С) соединены с отводящими (В), выполненными в виде герметично изолированных от верхнего бьефа галерей. Плотина имеет открытые в нижний бьеф сливные перепускные арки, выполненные симметрично относительно продольной оси. Гидроэлектростанция позволяет обеспечить повышение выработки электроэнергии. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.
Description
Изобретение относится к области гидроэлектроэнергетике и гидротурбиностроению и предназначено для использования на гидроэлектростанциях с вертикальными реактивными гидротурбинами.
Известна плотинная гидроэлектростанция (см. "Гидроэлектрические станции", Учебник для вузов Н.Н.Аршеневский, М.Ф.Губин, В.Я.Карелин и др., под ред. В.Я.Карелина, Г.И.Кривченко. - М.: Энергоатомиздат, 1987. с. 16-19.) с односторонним подводом жидкости, например воды, под напором Н и также с односторонним ее отводом от здания станционного узла гидроэлектростанции.
Недостатками таких гидроэлектростанций являются неуравновешенные поперечные силовые нагрузки на фундаментные детали и опорные узлы ротора гидроагрегата, высокий уровень невыравненности и нестационарности потока рабочей жидкости.
Наиболее близкой по техническому существу к предлагаемой является гидроэлектростанция с русловым зданием, описанная в книге "Гидроэлектрические станции", Учебник для вузов Н.Н.Аршеневский, М.Ф.Губин, В.Я.Карелин и др., под ред. В.Я.Карелина, Г.И.Кривченко. - М.: Энергоатомиздат, 1987. с. 29-33, 109-111 и содержащая установленные поперек русла реки плотину и станционный узел, выполненный как часть плотины, либо непосредственно примыкающий к ней, с односторонним подводом из верхнего бьефа реки и отводом рабочей жидкости, например воды, в нижний бьеф, водоприемниками с элементами защиты, односторонними турбинными напорными и отводящими водоводами, соединенными в здании гидроэлектростанции по входным и выходным створам с расположенными в нем агрегатными блоками с турбинными камерами, роторами гидроагрегатов, которые включают установленные на одном валу гидротурбины и гидрогенераторы, и отсасывающими трубами.
Однако в такой гидроэлектростанции подвод рабочей жидкости к зданию станции и ее отвод в нижний бьеф осуществляется односторонне, по входным и выходным створам, установленным поперек направления течения руслового потока. Кроме того, отсутствует центральная симметрия потока в агрегатных блоках относительно вертикальных осей роторов гидроагрегатов. В этих условиях организация и последующие преобразования расходно-циркуляционных течений в агрегатных блоках, необходимых для осуществления рабочего цикла вертикальных реактивных гидротурбин, приводят к несбалансированным силовым воздействиям гидродинамического происхождения на элементы проточных трактов и гидросилового оборудования гидроэлектростанции, а также к повышению в них неравномерности распределения скоростей и давлений рабочей жидкости. В результате гидроэлектростанция имеет ухудшенные виброакустические характеристики и показатели напряженного состояния наиболее нагруженных узлов конструкции, а следовательно, надежность и долговечность работы агрегатных блоков. Кроме того, снижается их пропускная способность, возрастают гидравлические потери, приводящие к уменьшению кпд гидротурбин, и интенсивность эрозионного износа обтекаемых поверхностей с соответствующим уменьшением межремонтного периода работы гидроэлектростанции.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение выработки электроэнергии и долговечности функционирования плотинной гидроэлектростанции.
Эта задача достигается тем, что в известной гидроэлектростанции, содержащей плотину, станционный узел с водоприемником с элементами защиты, турбинными напорными и отводящими водоводами с элементами защиты, зданием гидроэлектростанции с расположенными в нем агрегатными блоками, включающими входные и выходные створы, турбинные напорные и отводящие водоводы станционного узла выполнены двусторонними, симметрично расположенными вдоль его продольной оси симметрии, и соединены в здании гидроэлектростанции по входным и выходным створам, выполненным двусторонними, с центрально-симметричными относительно своих вертикальных осей агрегатных блоков, расположенных вдоль продольной оси симметрии станционного узла.
Водоприемник станционного узла с элементами защиты может быть расположен внутри плотины, а турбинные напорные и отводящие водоводы и здание гидроэлектростанции установлены за плотиной, при этом отводящие водоводы выполнены в виде открытых каналов.
Станционный узел может быть расположен перед плотиной, его водоприемник с элементами защиты соединен с турбинными напорными водоводами, которые подсоединены к входным створам агрегатных блоков, а их выходные створы соединены с турбинными отводящими водоводами, выполненными в виде герметичных сливных галерей, при этом плотина снабжена сливными перепускными арками, расположенными симметрично относительно продольной оси станционного узла.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез по А-А гидроэлектростанции с расположением здания гидроэлектростанции за плотиной; на фиг.2 изображен план этой гидроэлектростанции в сечении С-С; на фиг.3 представлен поперечный разрез по В-В станционного узла гидроэлектростанции; на фиг.4 показан продольный разрез по А-А гидроэлектростанции с расположением станционного узла перед плотиной; на фиг.5 изображен план этой гидроэлектростанции; на фиг.6 приведен разрез по В-В станционного узла; на фиг.7 представлен вид по стрелке В на плотину со стороны нижнего бьефа; на фиг.8 показана меридианная проекция осесимметричной части проточного тракта агрегатного блока с гидромеханическими устройствами гидротурбины и гидроэлектрогенератором.
Гидроэлектростанция содержит плотину 1, станционный узел 2, выполненный симметричным по отношению к ориентированной по течению реки продольной оси O-O и установленный на плите 3 заложения гидроэлектростанции. Станционный узел 2 включает водоприемник 4 с элементами защиты, имеющими сороудерживающие решетки 5 и затворы 6, двусторонние турбинные напорные 7 и отводящие (сливные) 8 водоводы, опорно-поточные (ориентированные по потоку) бычки 9, здание 10 гидроэлектростанции с центрально-симметричными относительно вертикальных осей O1-O1 агрегатными блоками 11, имеющими двусторонние входные 12 и выходные 13 створы. Опорно-поточные бычки 9 установлены в турбинных напорных водоводах 7, сливных водоводах 8 и в зоне выходных створов 13. Между двусторонними входными 12 и выходными 13 створами расположены центрально-симметричные проточные тракты 14 агрегатных блоков 11. Перед плотиной 1 образован верхний бьеф 15, а за ней находится нижний бьеф 16.
При расположении турбинных напорных 7 и отводящих сливных 8 водоводов и здания 10 гидроэлектростанции за плотиной 1 водоприемник 4 станционного узла 2 с элементами защиты 5 и 6 расположен в плотине 1. Турбинные напорные водоводы 7 выполнены в виде герметично изолированных от нижнего бьефа 16 галерей, а турбинные отводящие водоводы 8 - в виде открытых в нижний бьеф 16 каналов.
При расположении станционного узла 2 перед плотиной 1 его водоприемник 4 с элементами защиты 5 и 6 соединен с турбинными напорными водоводами 7, которые подсоединены к входным створам 12 агрегатных блоков 11. При этом выходные створы 13 агрегатных блоков 11 соединены с турбинными отводящими водоводами 8, выполненными в виде герметично изолированных от верхнего бьефа 15 галерей. Плотина 1 имеет открытые в нижний бьеф 16 сливные перепускные арки 17, выполненные симметрично относительно оси O-O.
Каждый агрегатный блок 11 содержит проточный тракт 14, имеющий турбинную камеру 18, камеру 19, отсасывающую трубу 20 и гидромеханические устройства, включающие статор 21, направляющий аппарат 22, вал 23 с жестко закрепленным на нем фланцевым соединением 24 рабочим колесом 25 гидротурбины. На валу 23 в его верхней части жестким фланцевым соединением 26 закреплен ротор 27 гидроэлектрогенератора.
Гидроэлектростанция работает следующим образом.
Плотина 1 создает статический напор Н рабочей жидкости, например воды, в верхнем бьефе 15, которая подводится к водоприемнику 4 станционного узла 2 через сороудерживающие решетки 5 при открытых затворах 6. Из водоприемника 4 рабочая жидкость поступает в турбинные напорные водоводы 7, огибает опорно-поточные бычки 9, корректирующие направление потоков и обеспечивающие совместно с плитой 3 необходимую прочность конструкции турбинных водоводов 7 и 8, и направляется во входные створы 12 агрегатных блоков 11 здания 1 гидроэлектростанции. В этих агрегатных блоках 11 при обтекании проточных трактов 14 и рабочих органов гидромеханических устройств, а именно турбинной камеры 18, статора 21, направляющего аппарата 22, рабочего колеса 25 и его камеры 19, отсасывающей трубы 20, преодолевается момент нагрузки на гидроэлектогенераторе. При этом рабочее колесо 25, вал 23, фланцевые соединения 24, 26 и ротор 27 гидроэлектрогенератора приводятся во вращение с угловой скоростью ω, и происходит преобразование механической энергии рабочей жидкости в электрическую энергию. Затем рабочая жидкость через симметрично расположенные относительно оси O-O выходные створы 13 и турбинные отводящие водоводы 8 выносится в нижний бьеф 16. Поскольку станционный узел 2 расположен вдоль русла реки и имеет продольную симметрию размещения в здании 10 гидроэлектростанции агрегатных блоков 11 с двусторонним подводом и отводом рабочей жидкости через турбинные напорные 7 и отводящие сливные 8 водоводы, поток делится на две в целом равные части. Следовательно, к каждому агрегатному блоку 11 слева и справа подводится в среднем половина расхода рабочей жидкости. Каждая из этих частей, поступая через расположенные диаметрально притивоположно входные створы 12 в центрально-симметричные турбинные камеры 18, закручивается с образованием необходимого для осуществления рабочего процесса гидротурбин расходно-циркуляционного потока перед осесимметричной частью проточного тракта 14. За рабочим колесом 25 рабочая жидкость поступает в отсасывающую трубу 20 с двусторонним центрально симметричным сливом через выходные, выполненные диаметрально противоположно створы 13 в отводящие сливные водоводы 8, расположенные симметрично по отношению к продольной оси симметрии O-O станционного узла 2. Таким образом, и на выходе из осесимметричной части отсасывающей трубы 20, т.е. из осесимметричной части проточного тракта 14 поток в каждом агрегатном блоке 11 делится на две части.
Следовательно, в турбинных водоводах 7 и 8 из-за их осевой симметрии в любых точках, расположенных в горизонтальной плоскости симметрично продольной оси O-O станционного узла 2, скорости (по модулю) и давления в среднем равны друг другу, а поперечные к оси O-O составляющие скоростей имеют противоположные направления. Соответственно, в проточных трактах 14 агрегатных блоков 11, в силу их центральной симметрии относительно своих вертикальных осей O1-O1 агрегатных блоков 11, в каждой паре находящихся диаметрально противоположно точек давления одинаковы, а скорости также равны по абсолютному значению, но имеют обратные направления.
Наличие симметрии потоков в гидроэлектростанции относительно продольной оси O-O станционного узла 2 и их центральной симметрии относительно вертикальных осей O1-O1 агрегатных блоков 11 позволяет уравновесить поперечные к ним динамические нагрузки на элементы проточных трактов и гидросилового оборудования от сил давления и изменения количества движения рабочей жидкости.
При расположении турбинных напорных водоводов 7, турбинных отводящих водоводов 8 и здания 10 гидроэлектростанции за плотиной 1 здание 10 электростанции в его верхней части не воспринимает давление воды со стороны верхнего бьефа 15 и упрощается отвод рабочей жидкости в нижний бьеф 16, осуществляемый по открытым каналам - турбинным отводящим водоводам 8.
При размещении станционного узла 2 перед плотиной 1 упрощается подвод напорной рабочей жидкости к агрегатным блокам 11, в которые она поступает непосредственно из бьефа 15 через входные створы 12 с установленными в них элементами защиты в виде сороудерживающих решеток 5 и затворов 6. При этом створы 12 совмещают также функции водоприемника 4 и турбинных напорных водоводов 7. Отвод рабочей жидкости из агрегатных блоков 11 осуществляется через выходные створы 13 в сливные галереи (турбинные отводящие водоводы) 8, которые в этом случае изолированы от верхнего бьефа 15. Далее через сливные перепускные арки 17 рабочая жидкость стекает в нижний бьеф 16. Опорно-поточные бычки установлены в галереях 12, которые, как и здание 10 гидроэлектростанции, находятся под статическим напором Н.
Принцип центральной симметрии агрегатных блоков 11 при двустороннем подводе к ним через створы 12 и отвод через створы 13 рабочей жидкости с разделением расхода на две равные части позволяет:
- обеспечить практически равномерное в окружном направлении распределение радиальных и тангенциальных скоростей на входе в осесимметричную часть проточного тракта 14 агрегатных блоков 11 с сохранением даже для быстроходных (низконапорных) осевых вертикальных гидротурбин постоянства значения момента количества движения рабочей жидкости на углах охвата статора 21 циркуляционным потоком, равных 330÷360°;
- на выходе из осесимметричной части отсасывающей трубы 20 уменьшить и осуществить плавную деформацию потока при изменении направления течения в указанной трубе 20 от вертикального к горизонтальному, тем самым снизить неравномерность распределения кинетической энергии отводимых из проточного тракта 14 потоков по поперечным сечениям выходных створов 13.
Дополнительные гидродинамические силы и гидравлические сопротивления, возникающие при подводе рабочей жидкости из водовода 7 к створам 12 и ее отводом из створов 13 в водоводы 8 с изменением направления течений по отношению к оси O-O станционного узла 2 от продольных к поперечным, и наоборот, несущественны ввиду низкого уровня скоростей (~1 м/с) на этих участках проточных трактов.
Использование предлагаемого изобретения повышает выработку электроэнергии и долговечность высокоэффективного функционирования плотинной гидроэлектростанции.
Claims (3)
1. Гидроэлектростанция, содержащая плотину, станционный узел с водоприемником с элементами защиты, турбинными напорными и отводящими водоводами, зданием гидроэлектростанции с расположенными в нем агрегатными блоками, включающими входные и выходные створы, отличающаяся тем, что турбинные напорные и отводящие водоводы станционного узла выполнены двусторонними, симметрично расположенными вдоль его продольной оси симметрии и соединены в здании гидроэлектростанции по входным и выходным створам, выполненным двусторонними, с центрально-симметричными относительно вертикальных своих осей агрегатных блоков, расположенных вдоль продольной оси симметрии станционного узла.
2. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что водоприемник станционного узла с элементами защиты расположен внутри плотины, а турбинные напорные и отводящие водоводы и здание гидроэлектростанции установлены за плотиной, при этом отводящие водоводы выполнены в виде открытых каналов.
3. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что станционный узел расположен перед плотиной, его водоприемник с элементами защиты соединен с турбинными напорными водоводами, которые подсоединены к входным створам агрегатных блоков, их выходные створы соединены с турбинными отводящими водоводами, выполненными в виде герметичных сливных галерей, при этом плотина снабжена сливными перепускными арками, расположенными симметрично относительно продольной оси станционного узла.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002131708/06A RU2232289C1 (ru) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | Гидроэлектростанция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002131708/06A RU2232289C1 (ru) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | Гидроэлектростанция |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002131708A RU2002131708A (ru) | 2004-05-27 |
RU2232289C1 true RU2232289C1 (ru) | 2004-07-10 |
Family
ID=33413361
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002131708/06A RU2232289C1 (ru) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | Гидроэлектростанция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2232289C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007120065A1 (en) * | 2006-04-14 | 2007-10-25 | Gennady Mikhailovich Morgunov | Symmetrical hydropower station |
CN103397620A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-11-20 | 侯献贵 | 节水型水电站 |
RU2513135C1 (ru) * | 2012-10-03 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ") | Здание гэс с "шахматным" расположением агрегатов |
RU2653401C2 (ru) * | 2015-02-16 | 2018-05-08 | Ишков Александр Петрович | Гидроэлектростанция |
CN109404204A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-03-01 | 西安诺普电气工程技术有限公司 | 水轮机出水底座结构 |
-
2002
- 2002-11-26 RU RU2002131708/06A patent/RU2232289C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АРШЕНЕВСКИЙ Н.Н. и др. Гидроэлектрические станции, 3-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с. 29-33. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007120065A1 (en) * | 2006-04-14 | 2007-10-25 | Gennady Mikhailovich Morgunov | Symmetrical hydropower station |
RU2513135C1 (ru) * | 2012-10-03 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ") | Здание гэс с "шахматным" расположением агрегатов |
CN103397620A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-11-20 | 侯献贵 | 节水型水电站 |
RU2653401C2 (ru) * | 2015-02-16 | 2018-05-08 | Ишков Александр Петрович | Гидроэлектростанция |
CN109404204A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-03-01 | 西安诺普电气工程技术有限公司 | 水轮机出水底座结构 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9797107B1 (en) | Hydroelectric power generating apparatus | |
CN107420246A (zh) | 水力机械 | |
WO2017015520A1 (en) | Hydroelectric generating and water pumping systems and methods | |
RU2232289C1 (ru) | Гидроэлектростанция | |
Krupa | Development of horizontal bulb hydroturbines for high heads with a wide range of reliable operation modes | |
KR101256823B1 (ko) | 소수력 발전장치 | |
CN102032089A (zh) | 串联式多次水力发电系统 | |
KR101959887B1 (ko) | 노 형상을 갖는 블레이드를 구비한 관로형 소수력 발전장치 | |
RU2307949C1 (ru) | Гидроэнергетическая установка | |
CN202140231U (zh) | 一种管道真空水轮发电机 | |
WO2021210734A1 (ko) | 노출형 발전기를 구비한 흐름 유도식 수력발전기 | |
WO2007120065A1 (en) | Symmetrical hydropower station | |
RU2338086C1 (ru) | Симметрическая гидроэлектростанция | |
CN202991653U (zh) | 一种使离心泵径向受力平衡的三扩散管蜗壳结构 | |
RU2746415C1 (ru) | Контрвихревой гаситель энергии водного потока | |
Phommachanh et al. | Development of a positive displacement micro-hydro turbine | |
WO2016188119A2 (zh) | 单洞多级水力发电装置 | |
RU2709997C2 (ru) | Бесплотинная гидроэлектростанция (БПГЭС) в нижнем бьефе приплотинной гидроэлектростанции (ГЭС) | |
RU2157870C2 (ru) | Гидроэлектростанция | |
RU2740328C1 (ru) | Устройство генерации электроэнергии в системах водоснабжения | |
CN217462402U (zh) | 一种模块型小型通用水力发电机及再生能源发电系统 | |
KR102135401B1 (ko) | 사이펀 현상을 이용한 소수력 발전장치 | |
CN101871415A (zh) | 万能全效发电动力机 | |
CN1059781A (zh) | 江河水力动力装置 | |
WO2022107913A1 (ko) | 흐름 유도식 수력발전소 건설 공법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071127 |