RU2305793C1 - Малая гэс с активной турбиной - Google Patents
Малая гэс с активной турбиной Download PDFInfo
- Publication number
- RU2305793C1 RU2305793C1 RU2005140717/06A RU2005140717A RU2305793C1 RU 2305793 C1 RU2305793 C1 RU 2305793C1 RU 2005140717/06 A RU2005140717/06 A RU 2005140717/06A RU 2005140717 A RU2005140717 A RU 2005140717A RU 2305793 C1 RU2305793 C1 RU 2305793C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- shaft
- turbine
- current
- cone
- 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
ГЭС предназначена для выработки электроэнергии, используя поток ручья или реки. ГЭС включает плотину водозабора, конус водозабора, напорный водовод, активную турбину (АК), генератор тока с приводом. Конус (К) водозабора выполнен только в горизонтальной плоскости, вход в донный водосброс и вход в К водовода располагаются в одной плоскости и над ними на гребне плотины водозабора установлено теплое помещение, стенка которого, обращенная в сторону водохранилища, располагается перед плотиной и ее нижняя кромка заглублена на величину промерзания водохранилища. АК выполнена в виде диска с ковшами в виде улиток. Каждое сопло напорного водовода выполнено в виде К, связанного с задвижкой напорного водовода через промежуточное звено водовода. В качестве тормозной системы для стабилизации числа оборотов AT применен дополнительный генератор постоянного тока, вал которого связан с валом основного генератора (ОГ) и на обмотку возбуждения которого через диодный мост подается ток из трехфазной сети ОГ. Кроме того, в схеме управления обмоткой возбуждения ОГ применен реостат, управляемый центробежным толкателем, например системы Уатта, вал которого также связан с валом ОГ. Конструкция ГЭС обеспечивает увеличение мощности и постоянство частоты тока. 4 ил.
Description
Изобретение относится к гидростроительству и может быть применено при строительстве малых ГЭС в любой местности.
Известны малые ГЭС (Патент №2162914/13 С2, заявка №98117019/1300 от 08.09.98 г.), у которых основным сооружением является деривационный канал, выполненный в виде напорного водовода. В конце водовода устанавливается активная турбина. Для ГЭС небольшой мощности установка активных турбин, вместо реактивных, предпочтительна, так как активные турбины, по сравнению с реактивными, имеют более высокий гидравлический к.п.д. и при их использовании проще решается проблема гидравлического удара в трубах водовода при резком изменении нагрузок на генератор тока.
Активная турбина по патенту №2162914 выполнена в виде колеса, по ободу которого закреплены, с возможностью поворота вокруг оси своего крепления, ковши. Каждый ковш выполнен в виде двух соединенных вместе расходящихся под углом гнутых желобов.
Кроме выбора типа турбин для малых ГЭС существенной проблемой для них, не зависимо от того какой тип турбин в них применен, является проблема удержания постоянного числа оборотов генератора при постоянно меняющихся скоростном напоре и нагрузках на генератор от потребителя тока.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является «Бесплотинная Гидроэлектростанция» по патенту №2173745/13 С2, по заявке №98123023/13 от 18.12.98 г., Авторы Г.Г.Ушаков и др.
По этому изобретению ГЭС имеет активную турбину, по ободу которой закреплены лопатки, выполненные в виде ковшей, генератор и механизм редуцирования оборотов рабочего колеса турбины к оборотам генератора, в котором установлен механизм искусственного торможения вала генератора, выполненный в виде управляемой гидродинамической муфты, одна крыльчатка которой жестко закреплена на валу генератора, а вторая крыльчатка закреплена на этом валу подвижно в осевом направлении с возможностью изменения зазора между чашками крыльчаток муфты для регулирования величины тормозного момента на валу генератора от нуля до значения максимального крутящего момента.
Цель изобретения - повышение мощности малых ГЭС и обеспечение постоянства частоты тока при изменении нагрузок на генератор от потребителя тока и изменениях скоростного режима в водоводах станции.
Поставленная цель достигается тем, что в малой ГЭС с активной турбиной, включающей в себя плотину водозабора, конус водозабора, напорный водовод, активную турбину, генератор тока с приводом, согласно изобретению конус водозабора выполнен конусом только в горизонтальной плоскости, вход в донный водосброс и вход в конус водозабора располагаются в одной плоскости и над ними на гребне плотины водозабора установлено теплое помещение, стенка которого, обращенная в сторону водохранилища, располагается перед плотиной и ее нижняя кромка заглублена на величину промерзания водохранилища, а активная турбина выполнена в виде диска, жестко закрепленного на валу турбины, по обеим сторонам которого, по его периферии закреплены ковши, выполненные в виде улиток, закручивающих падающую на них струю воды из сопел напорного водовода таким образом, чтобы отработанная струя воды падала мимо основной струи, каждое сопло напорного водовода выполнено в виде конуса, связанного с задвижкой напорного водовода через промежуточное звено водовода, а в качестве тормозной системы для стабилизации числа оборотов колеса турбины и, следовательно, частоты тока при изменяющихся в процессе работы станции параметрах напора и нагрузок на генератор от потребителей тока применен дополнительный генератор постоянного тока, вал которого жестко связан с валом основного генератора и на обмотку возбуждения которого через диодный мост подается ток из основной трехфазной сети основного генератора, кроме того, в схеме управления обмоткой возбуждения основного генератора применен реостат, предназначенный для изменения силы тока в его обмотке возбуждения, управляемый центробежным толкателем, например, системы Уатта, вал которого также связан с валом основного генератора.
На Фиг.1 показан общий вид Малой ГЭС с активной турбиной. (Вид сбоку)
На Фиг.2 показан общий вид Малой ГЭС с активной турбиной. (Вид в плане).
На Фиг.3 показан путь движения струи воды в лопастях турбины.(Вид сбоку).
На Фиг.4 показан путь движения струи воды в лопастях турбины. (Вид сбоку). Малая ГЭС с активной турбиной включает в себя плотину водозабора 1, конус водозабора 3, его затвор 2, напорный водовод 4, задвижку 5, промежуточное звено водовода 6, сопло 7 и активную турбину 8. Турбина 8 смонтирована в кожухе 9 и закрыта крышкой 10.
Струя воды из напорного водовода 4 подается через задвижку 5 на лопасти турбины 8 через сопла 7. Турбина 8 муфтой 11 соединена с валом редуктора 12, на концах быстроходного вала которого с одной стороны через муфту крепится вал основного генератора 13, вырабатывающего переменный ток, с другой стороны - вал вспомогательного генератора, например генератора постоянного тока 14. Вал редуктора 12, в данном случае через вариатор 15, связан с валом центробежного толкателя, например, системы Уатта 16, толкатель которого связан с бегунком реостата, встроенного в систему возбуждения основного генератора.
Таким образом число оборотов быстроходного вала редуктора 12 контролируется центробежным толкателем 16 и величиной тормозного момента на валу дополнительного, тормозного генератора 14. В связи с тем, что центробежный толкатель, в силу своих конструктивных особенностей, может следить за изменением частоты оборотов турбины только при резких и значительных колебаниях нагрузки, для плавного и мгновенного торможения колеса турбины, при незначительных изменениях в нагрузке потребителей тока, предусмотрен дополнительный тормозной генератор, причем генератор постоянного тока 14, на обмотку возбуждения которого, собранную по независимой схеме, через диодный мост (или мост тиристоров, в станциях большой мощности) с основной, 3-фазной обмотки основного генератора 13 подается постоянный ток, сила которого регулируется встроенным в его схему резистором или реостатом. Хотя сила этого тока может регулироваться, она не влияет на характер ее изменений от нагрузки в сети потребителя тока, а так как тормозной генератор закреплен на одном валу с основным и они оба через редуктор связаны с валом турбины 8, то любое, даже незначительное, изменение силы тока в сети потребителей тока, мгновенно отражается на изменении величины крутящего момента на валу турбины 8. Все это позволяет удерживать число оборотов колеса турбины в широком диапазоне изменений нагрузок в сети потребителей тока. Сама активная турбина 8 представляет собой сплошной диск 19, жестко закрепленный на валу турбины 20, к которому по периферии с обеих сторон приварены ковши 18, по форме напоминающие улитку. На Фиг.3 и 4 показаны схемы движения струи воды в ковше 18 активной турбины 8. Попадая в ковш из сопла 7 водовода 4, она закручивается на 360 градусов и отбрасывается в сторону от основной струи. С тем, чтобы максимально увеличить воздействие струи на турбину, сопло 7 выполнено в виде конуса. С тем, чтобы ГЭС работала устойчиво и в зимнее время, на плотине водозабора 1, над ее затворами, строится теплое помещение 17, стенка которого, обращенная в сторону водохранилища, вынесена перед плотиной и ее нижняя кромка заглублена в водохранилище на величину промерзания льда. Пространство между стенкой и кромкой плотины остается и поддерживается незамерзающим в течение всего времени с отрицательными температурами воздуха. При работе ГЭС в условиях низких температур ее водовод на всем протяжении утепляется. Плотина 1 имеет кроме конуса водозабора 3 донный водосброс 21 и верхний водослив 22. Обязательное условие - затворы донного водосброса 21 и конуса водозабора 3 должны располагаться в одной вертикальной плоскости. Промежуточное звено водовода 6 служит для быстрой смены сопла 7, что позволяет увеличивать или уменьшать мощность станции в зависимости от объемов воды в ручье или реке, на которой построена ГЭС.
Работает Малая ГЭС с активной турбиной следующим образом.
С открытием задвижки 5 вода через напорный водовод 4 поступает в сопло 7 и из него попадает на лопасти турбины 8. То, что конус водозабора выполнен конусом только в горизонтальной плоскости, позволяет ГЭС работать на очень низких горизонтах воды и одновременно обеспечивать турбину необходимым количеством воды. Струя воды, попадая в турбину из сопла 7, делится на две равные части, каждая из которых ударяется в свой ковш 18, закручивается и падает мимо основной струи обратно в ручей или водоотводный желоб станции.
Турбина 8, вращаясь от напора воды, вращает вал редуктора 12, на концах быстроходных валов которого с одной стороны закреплен вал основного генератора 13, с другой вал тормозного генератора 14 и привод инерционного толкателя 16. Так как привод инерционного толкателя жестко связан с валом турбины, любое изменение числа оборотов турбины сказывается на числе оборотов инерционного толкателя, а следовательно, на положении бегунка реостата, с которым он связан и который встроен в цепь обмотки возбуждения основного генератора. При достижении основным генератором необходимого числа оборотов и частоты тока работа инерционного толкателя переводится в автоматический режим. Кроме этого, при включении или выключении потребителей тока в сети основного генератора автоматически изменяется величина тормозного момента на валу тормозного генератора.
При включении потребителей тока тормозной момент на валу тормозного генератора уменьшается, при отключении - увеличивается. Две независимые друг от друга системы изменения силы тока в обмотках возбуждения основного и тормозного генераторов обеспечивают устойчивое поддержание в автоматическом режиме постоянство числа оборотов колеса турбины и частоты тока в широком диапазоне изменений нагрузок в сети потребителей тока.
Claims (1)
- Малая гидроэлектростанция с активной турбиной, включающая в себя плотину водозабора, конус водозабора, напорный водовод, активную турбину, генератор тока с приводом, отличающаяся тем, что конус водозабора выполнен конусом только в горизонтальной плоскости, вход в донный водосброс и вход в конус водовода располагаются в одной плоскости и над ними на гребне плотины водозабора установлено теплое помещение, стенка которого, обращенная в сторону водохранилища, располагается перед плотиной и ее нижняя кромка заглублена на величину промерзания водохранилища, а активная турбина выполнена в виде диска, жестко закрепленного на валу турбины, по обеим сторонам которого по его периферии закреплены ковши, выполненные в виде улиток, закручивающих падающую на них струю воды из сопел напорного водовода таким образом, чтобы отработанная струя воды падала мимо основной струи, каждое сопло напорного водовода выполнено в виде конуса, связанного с задвижкой напорного водовода через промежуточное звено водовода, а в качестве тормозной системы для стабилизации числа оборотов колеса турбины и, следовательно, частоты тока при изменяющихся в процессе работы станции параметрах напора и нагрузок на генератор от потребителей тока применен дополнительный генератор постоянного тока, вал которого жестко связан с валом основного генератора и на обмотку возбуждения которого через диодный мост подается ток из основной, трехфазной сети основного генератора, кроме того, в схеме управления обмоткой возбуждения основного генератора применен реостат, предназначенный для изменения силы тока в его обмотке возбуждения, управляемый центробежным толкателем, например системы Уатта, вал которого также связан с валом основного генератора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005140717/06A RU2305793C1 (ru) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Малая гэс с активной турбиной |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005140717/06A RU2305793C1 (ru) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Малая гэс с активной турбиной |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2305793C1 true RU2305793C1 (ru) | 2007-09-10 |
Family
ID=38598239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005140717/06A RU2305793C1 (ru) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Малая гэс с активной турбиной |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2305793C1 (ru) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
LT5540B (lt) | 2008-02-04 | 2009-01-26 | Kęstutis PALIŪNIS | Mažoji hidroelektrinė |
RU2448215C2 (ru) * | 2008-03-04 | 2012-04-20 | Григорий Германович Ушаков | Гидростанция с напорным водоводом и боковым водозабором |
CN102912774A (zh) * | 2012-11-21 | 2013-02-06 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | 水电站蜗壳保温保压方法 |
RU2483159C1 (ru) * | 2011-11-16 | 2013-05-27 | Александр Иосифович Минченко | Каскадная гидроэлектростанция |
RU2495278C2 (ru) * | 2011-09-13 | 2013-10-10 | Григорий Германович Ушаков | Активная конусная турбина |
RU2588165C1 (ru) * | 2015-01-13 | 2016-06-27 | Михаил Николаевич Кондратьев | Речная гидроэлектростанция |
RU2679411C2 (ru) * | 2017-06-09 | 2019-02-08 | Михаил Николаевич Кондратьев | Бесплотинная гидроэлектростанция с ковшовыми гидротурбинами (БПГЭС) |
-
2005
- 2005-12-26 RU RU2005140717/06A patent/RU2305793C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
LT5540B (lt) | 2008-02-04 | 2009-01-26 | Kęstutis PALIŪNIS | Mažoji hidroelektrinė |
RU2448215C2 (ru) * | 2008-03-04 | 2012-04-20 | Григорий Германович Ушаков | Гидростанция с напорным водоводом и боковым водозабором |
RU2495278C2 (ru) * | 2011-09-13 | 2013-10-10 | Григорий Германович Ушаков | Активная конусная турбина |
RU2483159C1 (ru) * | 2011-11-16 | 2013-05-27 | Александр Иосифович Минченко | Каскадная гидроэлектростанция |
CN102912774A (zh) * | 2012-11-21 | 2013-02-06 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | 水电站蜗壳保温保压方法 |
CN102912774B (zh) * | 2012-11-21 | 2015-05-06 | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 | 水电站蜗壳保温保压方法 |
RU2588165C1 (ru) * | 2015-01-13 | 2016-06-27 | Михаил Николаевич Кондратьев | Речная гидроэлектростанция |
RU2679411C2 (ru) * | 2017-06-09 | 2019-02-08 | Михаил Николаевич Кондратьев | Бесплотинная гидроэлектростанция с ковшовыми гидротурбинами (БПГЭС) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2305793C1 (ru) | Малая гэс с активной турбиной | |
KR101166224B1 (ko) | 발전설비를 위한 가변 속도 변속기 | |
US8564151B1 (en) | System and method for generating electricity | |
US20100213719A1 (en) | Concentrator for wind power station and aeolian grid | |
KR101642676B1 (ko) | 내장형 인라인스크류 소수력발전장치 | |
US10487794B2 (en) | Power generation systems, and related methods, components and control systems | |
CN100480507C (zh) | 一种供水管和带此种供水管的水电站 | |
WO2011039406A1 (en) | Device for producing energy by hydropower | |
CN108612626B (zh) | 一种适用于严寒地区的具有解冻功能的风力发电设备 | |
CN105971805B (zh) | 一种采用筒形阀调节流量的整装混流式水轮发电机组 | |
US20060245919A1 (en) | Water wheel motor | |
CN108488021A (zh) | 摩天轮水轮机发电装置 | |
Erinle et al. | Design of micro hydro turbine for domestic energy generation | |
RU2448215C2 (ru) | Гидростанция с напорным водоводом и боковым водозабором | |
RU2162914C2 (ru) | Бесплотинная гидроэлектростанция с промежуточным резервуаром | |
KR101956720B1 (ko) | 수위 조절이 용이한 소수력발전 시스템 | |
CN107313889B (zh) | 立式整装管道式水轮发电机组 | |
SE450278B (sv) | Anordning for instellning av skovelbladsvinklarna i en vattenturbin | |
RU2173745C2 (ru) | Бесплотинная гидроэлектростанция | |
KR101590070B1 (ko) | 수력 발전장치 및 수력 발전장치용 수차 | |
CA2526925A1 (en) | Water wheel motor | |
US11946457B1 (en) | High-mass hydro rotor for hydroelectric power generation | |
Faulkner | A simplified low head propeller turbine for micro hydroelectric power | |
Zachoval et al. | Small Hydro Technology and Design in Czech Republic | |
CN101871415A (zh) | 万能全效发电动力机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071227 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090227 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20100903 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151227 |