RU2582714C9 - Miniature hydroelectric station - Google Patents
Miniature hydroelectric station Download PDFInfo
- Publication number
- RU2582714C9 RU2582714C9 RU2014118289/06A RU2014118289A RU2582714C9 RU 2582714 C9 RU2582714 C9 RU 2582714C9 RU 2014118289/06 A RU2014118289/06 A RU 2014118289/06A RU 2014118289 A RU2014118289 A RU 2014118289A RU 2582714 C9 RU2582714 C9 RU 2582714C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- power station
- hydraulic turbine
- multiplier
- Prior art date
Links
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)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области малой гидроэнергетики, а именно к микрогидроэлектростанциям горизонтального исполнения, в которых электрический генератор и гидравлическая турбина объединены в едином конструктивном блоке, и может найти применение в качестве стационарной или мобильной автономной микрогидроэлектростанции для получения электрической энергии при создании электроприводов разнообразных устройств в фермерских хозяйствах, небольших производствах, объектах министерства обороны.The invention relates to the field of small hydropower, in particular to horizontal hydroelectric power plants in which an electric generator and a hydraulic turbine are combined in a single structural unit, and can be used as a stationary or mobile autonomous microhydroelectric power station for generating electric energy when creating electric drives of various devices in farms , small industries, facilities of the Ministry of Defense.
Известна погружная свободнопоточная микрогидроэлектростанция с горизонтальной гидротурбиной, соединенной непосредственно с герметизированным низкоскоростным электрогенератором. Гидротурбина выполнена из отдельных секций, с лопастными движителями, смещенными относительно друг друга на равный угол, а каждый из движителей состоит из двух противоположно направленных лопастей с модифицированным профилем NASA (см. патент РФ №2247859, МПК F03В 13/10, опубл. 15.09.2003).Known submersible free-flow microhydroelectric power station with a horizontal hydraulic turbine connected directly to a sealed low-speed electric generator. The hydraulic turbine is made up of separate sections, with lobed propellers offset relative to each other by an equal angle, and each of the propulsors consists of two oppositely directed blades with a modified NASA profile (see RF patent No. 2247859, IPC F03B 13/10, publ. 15.09. 2003).
Недостатком конструкции является ее недостаточная жесткость ввиду отсутствия у устройства корпуса. Другим недостатком микрогидроэлектростанции является размещение оси вращения гидротурбины перпендикулярно течению реки, что вызывает ограничение передвижению речных плавсредств. Недостатком является и то, что генератор электростанции имеет герметичную конструкцию, защищающую его от попадания воды во внутреннюю полость. Герметичность генератора со временем нарушается и это вызывает протечки воды внутрь генератора, что может вызвать аварию.The disadvantage of the design is its lack of rigidity due to the lack of a housing device. Another disadvantage of a microhydroelectric power plant is the location of the axis of rotation of the turbine perpendicular to the river flow, which limits the movement of river boats. The disadvantage is that the generator of the power plant has a sealed design that protects it from water entering the internal cavity. The tightness of the generator breaks over time and this causes water to leak into the generator, which can cause an accident.
Известна свободнопоточная микрогидроэлектростанция, содержащая несущую раму с двухступенчатым конфузором и диффузором, электрогенератор, соединенный непосредственно с секционированной гидротурбиной, лопасти и траверсы которой выполнены по гидродинамическим профилям, а лопасти ориентированы по касательным к траектории движения (см. патент РФ на полезную модель, №105949 МПК F03В 13/10, опубл. 2011).A free-flow microhydroelectric power station is known, comprising a supporting frame with a two-stage confuser and a diffuser, an electric generator connected directly to a partitioned hydraulic turbine, the blades and traverses of which are made according to hydrodynamic profiles, and the blades are oriented tangential to the motion path (see RF patent for utility model, No. 105949 MPK F03B 13/10, publ. 2011).
Недостатком конструкции является герметичность синхронного генератора, что увеличивает вероятность со временем проникновения воды в его внутреннюю полость.The design flaw is the tightness of the synchronous generator, which increases the likelihood of water penetrating into its internal cavity with time.
Известны капсульные гидроагрегаты, расположенные под водой. В капсульных гидроагрегатах обтекаемые генераторы выполняются с непосредственным приводом от турбины (Видеман Е., Келленбергер В. Конструкции электрических машин. Сокр. пер. с нем. Под ред. Б.Н. Красовского. Л., «Энергия». 1972. - 520 с.). Капсульные гидроагрегаты выполняются большой мощности, и они неприменимы для малых рек. Капсульные гидроагрегаты для своей работы требуют устройства плотины.Capsule hydraulic units located under water are known. In capsular hydraulic units, streamlined generators are directly driven by a turbine (Wiedemann E., Kellenberger V. Designs of electrical machines. Abridged translation from German. Edited by B.N. Krasovsky. L., "Energy". 1972. - 520 from.). Capsular hydroelectric units are of high power, and they are not applicable for small rivers. Capsule hydraulic units require a dam for their operation.
Известна electricity generating apparatus - микрогидроэлектростанция, предложенная для применения в потоках и ручьях. В конструкции устройства применен винт Архимеда, который находится в проточном канале. Вода вращает винт, на котором расположены постоянные магниты. На корпусе размешены катушки фаз. В фазах наводится ЭДС (международная заявка PCT/AU2013/00016, дата публикации 15.08.2013).Known electricity generating apparatus - microhydroelectric power station, proposed for use in streams and streams. The design of the device used Archimedes screw, which is located in the flow channel. Water rotates the screw on which the permanent magnets are located. Phase coils are placed on the housing. EMF is induced in phases (international application PCT / AU2013 / 00016, publication date 08/15/2013).
Недостатком конструкции являются невысокие энергетические показатели, ввиду того, что рабочий зазор между постоянными магнитами и катушками корпуса во время работы не остается постоянным, а все время меняется. Конструкция электростанции трудоемка в изготовлении.The disadvantage of the design is the low energy performance, due to the fact that the working gap between the permanent magnets and the coils of the housing during operation does not remain constant, but changes all the time. The design of the power plant is laborious in manufacturing.
По технической сущности наиболее близкой к заявляемому изобретению является конструкция автономной водопогружной свободнопоточной микрогидроэлектростанции, содержащей водопогружной модуль, включающий электрогенератор в герметическом корпусе, размещенную в диффузоре гидротурбину с горизонтальной осью вращения, соединенную через мультипликатор с валом электрогенератора, генератор вместе с мультипликатором размещен в общей гондоле, которая снабжена устройством для откачки воды из ее нижней части (см. полезная модель к патенту РФ №62995 МПК F03В 13/10, опубл. 10.05.2007).According to the technical essence, the closest to the claimed invention is the design of an autonomous submersible free-flow microhydroelectric power station containing a submersible module, including an electric generator in a sealed enclosure, a hydraulic turbine with a horizontal axis of rotation located in the diffuser, connected through a multiplier to the generator shaft, the generator together with the multiplier is placed in a common nacelle, which is equipped with a device for pumping water from its lower part (see utility model for RF patent No. 6 2995 IPC F03В 13/10, published on 05/10/2007).
Недостатком известной конструкции является использование генератора герметичной конструкции, что со временем может привести к протечке в сальниках подшипниковых узлов вследствие эксплуатации. Наличие отсасывающего устройства для воды усложняет конструкцию гидростанции, приводит к увеличению массы устройства и вызывает трудности при ее эксплуатации.A disadvantage of the known design is the use of a sealed generator, which over time can lead to leakage in the seals of the bearing assemblies due to operation. The presence of a suction device for water complicates the design of the hydroelectric station, leads to an increase in the mass of the device and causes difficulties in its operation.
Заявленное изобретение решает задачу создания компактной конструкции микрогидроэлектростанции, отличающейся малой материалоемкостью, повышенной эксплуатационной надежностью, высокими энергетическими характеристиками и удобством в обслуживании.The claimed invention solves the problem of creating a compact design of a microhydroelectric power station, characterized by low material consumption, increased operational reliability, high energy characteristics and ease of maintenance.
Это достигается тем, что в микрогидроэлектростанции с горизонтальным расположением оси гидравлической турбины, объединяющей в едином базовом корпусе агрегата электрический генератор, содержащий статор с шихтованным магнитопроводом и обмоткой, ротор с постоянными магнитами и опорными подшипниковыми узлами, выводной водостойкий кабель и лопастную гидравлическую турбину, кинематически связанную с ротором посредством мультипликатора, включающую рабочее колесо, лопасти рабочего колеса, подводящую камеру, обтекатель, направляющий и спрямляющий аппараты, в отличие от прототипа электрический генератор выполнен обращенным, статор которого имеет форму втулки, несущей шихтованный магнитопровод статора с обмоткой и размещенной на неподвижной оси статора, жестко связанной с базовым корпусом агрегата, а ротор имеет форму обода, на внутренней поверхности которого размещены постоянные магниты, охватывающего магнитопровод статора с образованием радиального рабочего зазора и жестко присоединенного с двух сторон к опорным дискам ротора, опирающимся через подшипники скольжения на неподвижную ось статора, образуя тем самым полый корпус ротора, внутри полости которого размещен магнитопровод статора с обмоткой. При этом рабочее колесо гидравлической турбины жестко закреплено на хвостовике водила мультипликатора, которое через подшипник скольжения опирается на неподвижную ось статора, а лопатки рабочего колеса закреплены на поворотных устройствах, каждое из которых включает радиально размещенный на рабочем колесе стержень и фиксирующий винт для установки лопасти в рабочее положение.This is achieved by the fact that in a microhydroelectric power station with a horizontal axis of a hydraulic turbine uniting an electric generator in a single base unit unit containing a stator with a lined magnetic circuit and a winding, a rotor with permanent magnets and pillow blocks, a water-resistant lead-out cable and a blade hydraulic turbine kinematically connected with a rotor by means of a multiplier, including an impeller, impeller blades, a supply chamber, a cowl, a guide and a the magnetizing apparatus, in contrast to the prototype, the electric generator is made inverted, the stator of which has the form of a sleeve carrying a lined stator magnetic circuit with a winding and placed on the fixed axis of the stator, rigidly connected to the base case of the unit, and the rotor has the shape of a rim, on whose inner surface there are constant magnets, covering the stator magnetic circuit with the formation of a radial working clearance and rigidly attached on both sides to the rotor support disks, supported through sliding bearings I am on the fixed axis of the stator, thereby forming a hollow rotor casing, inside the cavity of which a stator magnetic circuit with a winding is placed. In this case, the impeller of the hydraulic turbine is rigidly fixed to the shank of the carrier of the multiplier, which, through the sliding bearing, rests on the fixed axis of the stator, and the blades of the impeller are mounted on rotary devices, each of which includes a rod radially located on the impeller and a fixing screw for installing the blade in the impeller position.
Базовый корпус агрегата выполнен в форме двух соосных цилиндрических оболочек, жестко связанных между собой продольно ориентированными ребрами, размещенными в кольцевом пространстве между внутренней и наружной оболочками корпуса, а для фиксации микрогидроэлектростанции в водном потоке к наружной оболочке жестко присоединен радиально ориентированный патрубок с элементами крепления, позволяющий регулировать глубину установки агрегата в потоке воды.The base case of the unit is made in the form of two coaxial cylindrical shells, rigidly interconnected by longitudinally oriented ribs located in the annular space between the inner and outer shells of the housing, and for fixing the microhydroelectric power station in the water stream, a radially oriented nozzle with fastening elements is rigidly attached to the outer shell, allowing adjust the installation depth of the unit in the water stream.
Электрический генератор и мультипликатор размещены в общей кольцевой полости, образованной внутренней цилиндрической оболочкой базового корпуса агрегата и двумя жестко присоединенными к ней торцевыми крышками, одна из которых жестко связана с осью статора, а другая через посредство подшипника скольжения охватывает хвостовик водила мультипликатора, причем пространство кольцевой полости заполнено чистой водой.The electric generator and the multiplier are placed in a common annular cavity formed by the inner cylindrical shell of the base unit body and two end caps rigidly attached to it, one of which is rigidly connected to the stator axis, and the other, through the sliding bearing, covers the shank of the animator, and the space of the annular cavity filled with clean water.
Направляющий аппарат образован совокупностью продольно ориентированных ребер, размещенных в кольцевом пространстве между внутренней и наружной оболочками базового корпуса агрегата, формирующих совокупность направляющих каналов для подачи ускоренных струй воды к лопастям рабочего колеса гидравлической турбины, а спрямляющий аппарат образован радиально ориентированными неподвижными лопатками, размещенными со стороны выхода водного потока, которые жестко связаны с осью статора и наружной оболочкой базового корпуса агрегата.The guiding apparatus is formed by a set of longitudinally oriented ribs located in the annular space between the inner and outer shells of the base body of the unit, forming a set of guiding channels for supplying accelerated water jets to the blades of the impeller of a hydraulic turbine, and the rectifying apparatus is formed by radially oriented stationary blades located on the outlet side water flow, which are rigidly connected with the axis of the stator and the outer shell of the base body of the unit.
Неподвижная ось статора снабжена центральным осевым каналом и радиальным отверстием, сообщающимся с осевым каналом, служащими для вывода проводов обмотки статора за пределы агрегата и заливки кольцевой полости чистой водой, а также герметизирующим уплотнением со стороны вывода проводов и заглушкой осевого канала с противоположной стороны.The fixed axis of the stator is equipped with a central axial channel and a radial hole communicating with the axial channel, which serve to lead the stator winding wires outside the unit and fill the annular cavity with clean water, as well as a sealing seal on the wire output side and the axial channel plug on the opposite side.
Неподвижное зубчатое колесо мультипликатора, имеющее внутренние зубья, вмонтировано в крышку кольцевой полости, расположенную со стороны рабочего колеса гидравлической турбины, а центральное зубчатое колесо мультипликатора, имеющее наружные зубья, жестко связано с опорным диском ротора.The fixed gear of the multiplier having internal teeth is mounted in the annular cavity cover located on the side of the impeller of the hydraulic turbine, and the central gear of the multiplier having external teeth is rigidly connected to the support disk of the rotor.
Технический результат заключается в упрощении конструкции микрогидроэлектростанции, снижении ее материалоемкости и увеличении надежности при эксплуатации.The technical result consists in simplifying the design of a microhydroelectric power station, reducing its material consumption and increasing reliability during operation.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором дан продольный разрез микрогидроэлектростанции.The invention is illustrated by the drawing, which shows a longitudinal section of a microhydroelectric power station.
Базовый корпус агрегата состоит из двух соосных цилиндрических оболочек 1 и 2, жестко соединенных между собой продольно ориентированными ребрами 3. К наружной оболочке 1 жестко прикреплен патрубок 4, предназначенный для фиксирования агрегата на необходимой глубине в водном потоке. К внутренней оболочке 2 жестко через уплотняющие прокладки 5 и 6 присоединены торцевые крышки 7 и 8, используемые в качестве базовых элементов конструкции для установки основных узлов: статора и ротора электрического генератора, рабочего колеса гидравлической турбины и мультипликатора. Электрический генератор и мультипликатор размещены в кольцевой полости между оболочкой 2 базового корпуса и крышками 7 и 8. Статор имеет форму втулки 9, несущий магнитопровод 10, набранный из штампованных пластин электротехнической стали, в пазы которого уложена обмотка 11 из провода с полиэтиленовой, полихлорвиниловой или иной изоляцией, стойкой к воде, причем втулка 9 через посредство скользящей шпонки 12 размещена на неподвижной оси 13 статора, жестко связанной шпонкой 14 с крышкой 7 и опирающейся на крышку 8 через посредство хвостовика 15 водила 16 мультипликатора и подшипниковые втулки 17 и 18.The base unit body consists of two coaxial cylindrical shells 1 and 2, rigidly interconnected by longitudinally oriented ribs 3. A pipe 4 is rigidly attached to the outer shell 1, which is used to fix the unit at the required depth in the water stream. End caps 7 and 8 are rigidly connected to the inner shell 2 through the gaskets 5 and 6, which are used as basic structural elements for installing the main components: the stator and rotor of the electric generator, the impeller of the hydraulic turbine and the multiplier. An electric generator and a multiplier are placed in the annular cavity between the shell 2 of the base case and the covers 7 and 8. The stator has the shape of a sleeve 9, bearing a magnetic circuit 10, assembled from stamped plates of electrical steel, in the grooves of which a winding 11 of a wire with polyethylene, polyvinyl chloride or other is laid water-resistant insulation, and the sleeve 9 through the sliding keys 12 is placed on the fixed axis 13 of the stator, rigidly connected with the key 14 with the cover 7 and resting on the cover 8 through the shank 15 of the drive la 16 multiplier and bearing bushings 17 and 18.
Изоляция обмотки статора допускает длительную работу электрического генератора при заполнении кольцевой внутренней полости чистой водой.Insulation of the stator winding allows long-term operation of the electric generator when filling the annular internal cavity with clean water.
Осевое смещение втулки 9 вдоль оси 13 после монтажа исключается стопорными кольцами. Ось 13 статора снабжена центральным осевым каналом 19 и радиальным отверстием 20, сообщающимся с каналом 19, предназначенными для вывода проводов обмотки за пределы агрегата и заливки кольцевой внутренней полости чистой водой. Со стороны вывода проводов на оси 13 установлено герметизирующее уплотнение 21, а с противоположной стороны - заглушка 22 осевого канала. Выводы обмотки 11 статора водостойким кабелем соединяются с блоком управления, размещенным на суше.The axial displacement of the sleeve 9 along the axis 13 after installation is excluded by the retaining rings. The stator axis 13 is provided with a central axial channel 19 and a radial hole 20 in communication with the channel 19, designed to lead the winding wires outside the unit and fill the annular internal cavity with clean water. On the output side of the wires, a sealing seal 21 is installed on the axis 13, and on the opposite side there is a plug 22 of the axial channel. The findings of the stator winding 11 with a waterproof cable are connected to a control unit located on land.
Ротор имеет форму обода 23, на внутренней поверхности которого размещены постоянные магниты 24 с необходимым окружным шагом. Возможен иной вариант конструктивного исполнения, при котором обод ротора имеет форму звездочки с внутренними зубцами, изготовленной из сплава с большой коэрцитивной силой.The rotor has the shape of a rim 23, on the inner surface of which there are permanent magnets 24 with the necessary circumferential pitch. Another embodiment is possible, in which the rotor rim has the shape of an asterisk with internal teeth made of an alloy with high coercive force.
Обод 23 жестко связан с боковыми дисками 25 и 26 ротора, которые посредством подшипниковых втулок 27 и 28 опираются на ось 13 статора и выполняют функции подшипников скольжения. Обод 23 вместе с дисками 25 и 26 образуют корпус ротора, в кольцевой полости которого расположен магнитопровод статора с обмоткой. Причем между магнитопроводами ротора и статора образован радиальный рабочий зазор Δ, для контроля величины которого при сборке в дисках 25 и 26 выполнены отверстия 29 и 30. Для размещения лобовых частей обмотки 11 статора между поверхностями дисков 25 и 26 ротора и магнитопровода 10 статора предусмотрено свободное пространство, заполненное чистой водой через канал 19 и отверстие 20 оси 13 статора.The rim 23 is rigidly connected with the side disks 25 and 26 of the rotor, which are supported by the bearing bushings 27 and 28 on the axis 13 of the stator and act as sliding bearings. The rim 23 together with the disks 25 and 26 form a rotor housing, in the annular cavity of which is located a stator magnetic circuit with a winding. Moreover, between the rotor and stator magnetic circuits, a radial working gap Δ is formed, to control the magnitude of which during assembly, holes 29 and 30 are made in the disks 25 and 26. Free space is provided for the frontal parts of the stator winding 11 between the surfaces of the rotor disks 25 and 26 and the stator magnetic circuit 10 filled with clean water through the channel 19 and the hole 20 of the stator axis 13.
Рабочее колесо 31 гидравлической турбины жестко закреплено на хвостовике 15 водила 16 мультипликатора, а лопасти 32 рабочего колеса закреплены на поворотных устройствах, каждое из которых содержит радиально расположенный на колесе стержень 33 и фиксирующий винт 34, используемые для установки лопасти 32 в рабочее положение. Для восприятия осевых нагрузок, передаваемых колесом 31 через стопорное кольцо 35 на хвостовик 15 водила 16 мультипликатора, предусмотрено кольцо 36, выполняющее функцию подпятника скольжения и закрепленное на оси 13 статора.The impeller 31 of the hydraulic turbine is rigidly fixed to the shank 15 of the carrier 16 of the multiplier, and the blades 32 of the impeller are mounted on rotary devices, each of which contains a rod 33 radially located on the wheel and a fixing screw 34, used to set the blades 32 in the working position. For the perception of axial loads transmitted by the wheel 31 through the retaining ring 35 to the shank 15 of the carrier 16 of the multiplier, a ring 36 is provided that performs the function of a sliding thrust bearing and is fixed on the stator axis 13.
С целью увеличения частоты вращения ротора электрического генератора, рабочее колесо 31 гидравлической турбины и ротор кинематически связаны посредством мультипликатора, который представляет собой эпициклический планетарный механизм, образованный из зубчатых колес. Колесо 37, имеющее внутренние зубья, вмонтированное в крышку 8, связанную с внутренней оболочкой 2 базового корпуса агрегата, является неподвижным. В зацеплении с этим колесом находится колесо 38 сдвоенного сателлита, второе колесо 39 которого образует внешнее зацепление с центральным колесом 40, жестко связанное с диском 26 ротора. Подвижная ось 41 сдвоенного сателлита, конструктивно объединяющая два колеса 38 и 35, расположена в подшипнике 42 поводка (водила) 16, на хвостовике 15 которого закреплено рабочее колесо 31 гидравлической турбины.In order to increase the rotational speed of the rotor of the electric generator, the impeller 31 of the hydraulic turbine and the rotor are kinematically connected by a multiplier, which is an epicyclic planetary mechanism formed from gears. A wheel 37 having internal teeth mounted in a cover 8 connected to the inner shell 2 of the base body of the unit is stationary. In gearing with this wheel is a dual satellite wheel 38, the second wheel 39 of which forms an external gearing with the central wheel 40, rigidly connected with the rotor disk 26. The movable axis 41 of the twin satellite, structurally combining the two wheels 38 and 35, is located in the bearing 42 of the lead (carrier) 16, on the shank 15 of which the impeller 31 of the hydraulic turbine is fixed.
При вращении рабочего колеса 31 гидравлической турбины и водила 16 колесо 38 обкатывается по неподвижному колесу 37, в результате чего оба колеса 38 и 39 сдвоенного сателлита приобретают общую угловую скорость вращения и от колеса 39 сателлита вращение передается центральному колесу 40 и жестко с ним связанному ротору. Угловая частота вращения ω ротора связана с угловой частотой вращения ω0 водила и колеса гидравлической турбины известной зависимостью (Решетов Д.М. Детали машин-4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - С. 215-220)When the impeller 31 of the hydraulic turbine and the carrier 16 rotate, the wheel 38 is rolled around on the stationary wheel 37, as a result of which both twin wheels 38 and 39 of the twin satellite acquire a common angular rotation speed and from the satellite wheel 39, the rotation is transmitted to the central wheel 40 and the rotor rigidly connected to it. The angular frequency of rotation ω of the rotor is associated with the angular frequency of rotation ω 0 of the carrier and the hydraulic turbine wheel with a known dependence (Reshetov D.M. 215-220)
где Ζ1, Ζ2, Ζ3, Ζ4 - числа зубьев центрального колеса 40, колес сателлита 39 и 38, неподвижного колеса 37, соответственно.where Ζ 1 , Ζ 2 , Ζ 3 , Ζ 4 are the numbers of teeth of the central wheel 40, satellite wheels 39 and 38, fixed wheel 37, respectively.
На чертеже показаны два сдвоенных сателлита, что целесообразно по соображениям динамического уравновешивания и уменьшения нагрузки в зацеплениях.The drawing shows two twin satellites, which is advisable for reasons of dynamic balancing and reduce load in gears.
Со стороны входа водного потока расположен обтекатель 43, жестко присоединенный к крышке 7 и расположенный внутри подводящей камеры (конфузора) 44 , присоединяемой к внешней оболочке 1 базового корпуса агрегата. Направляющий аппарат для потока воды, поступающей от подводящей камеры, образован совокупностью продольно ориентированных ребер 3, расположенных в кольцевом пространстве между наружной 1 и внутренней 2 оболочками базового корпуса агрегата и жестко связывающих их между собой, образуя тем самым единый корпус агрегата. Продольно ориентированные ребра также формируют совокупность направляющих каналов для подачи ускоренных струй воды к лопаткам 32 рабочего колеса гидравлической турбины. Для выправления закрученного потока воды после прохождения рабочего колеса 31 предусмотрен спрямляющий аппарат, образованный радиально ориентированными лопатками 45, жестко связанными с осью 13 статора и наружной оболочкой 1 базового корпуса агрегата. Спрямляющий аппарат, являясь дополнительной опорой для оси 13 статора, позволяет повысить общую жесткость всей конструкции агрегата.From the inlet side of the water stream, a fairing 43 is located, rigidly attached to the cover 7 and located inside the inlet chamber (confuser) 44, attached to the outer shell 1 of the base unit body. The guide apparatus for the flow of water coming from the supply chamber is formed by a set of longitudinally oriented ribs 3 located in the annular space between the outer 1 and inner 2 shells of the base unit body and rigidly connecting them to each other, thereby forming a single unit body. Longitudinally oriented ribs also form a set of guide channels for supplying accelerated jets of water to the blades 32 of the impeller of a hydraulic turbine. To straighten the swirling flow of water after the passage of the impeller 31, a straightening device is provided, formed by radially oriented blades 45, rigidly connected with the axis of the stator 13 and the outer shell 1 of the base unit body. The rectifier, being an additional support for the axis 13 of the stator, can increase the overall rigidity of the entire structure of the unit.
Предусмотрена следующая последовательность сборки основных узлов агрегата в целом.The following assembly sequence is provided for the main units of the unit as a whole.
Отдельную сборку допускают узлы: базовый корпус, статор, рабочее колесо гидравлической турбины, включая лопатки и поворотные устройства, крышка 8 с вмонтированным в нее колесом 37 и подшипниковой втулкой 18, водило 16 со сдвоенными сателлитами и подшипниковой втулкой 17, обод 23 с постоянными магнитами ротора, диски ротора 25 и 26 с подшипниковыми втулками 27 и 28, соответственно, спрямляющий аппарат, включая лопатки 45 и опорную втулку 46.The following assemblies allow for separate assembly: base body, stator, impeller of a hydraulic turbine, including blades and rotary devices, cover 8 with a wheel 37 mounted therein and a bearing sleeve 18, carrier 16 with twin satellites and a bearing sleeve 17, rim 23 with permanent rotor magnets , rotor disks 25 and 26 with bearing bushings 27 and 28, respectively, a straightening apparatus, including vanes 45 and a support sleeve 46.
Узел статора собирается в следующей последовательности. На втулку 9 надевается пакет из шихтованных пластин, имеющих внутренний зуб, входящий в паз втулки 9, для их взаимной фиксации. От их продольного смещения пакет удерживают устанавливаемыми стопорными кольцами. Затем в продольные пазы пакета статора укладывают и закрепляют обмотку. Втулку 9 с магнитопроводом и обмоткой надевают на ось 13 статора, провода обмотки выводят через отверстие 20 и канал 19 за пределы оси 13. В паз оси 13 устанавливают шпонку 12, а со стороны отверстия 20 на ось 13 устанавливают стопорное кольцо 47 и перемещают втулку 9 с обмоткой до упора в кольцо 47 при посадке втулки 9 на шпонку 12.The stator assembly is assembled in the following sequence. A sleeve of laminated plates having an internal tooth included in the groove of the sleeve 9 is put on the sleeve 9 for their mutual fixation. From their longitudinal displacement, the package is held by adjustable snap rings. Then, in the longitudinal grooves of the stator package, the winding is laid and secured. A sleeve 9 with a magnetic circuit and a winding is put on the axis of the stator 13, the winding wires are led through the hole 20 and the channel 19 outside the axis 13. A key 12 is installed in the groove of the axis 13, and a snap ring 47 is installed on the axis of the hole 20 on the axis 13 and the sleeve 9 is moved with winding all the way into the ring 47 when landing sleeve 9 on the key 12.
Обод 23 ротора с магнитами 24 с зазором Δ надевают на магнитопровод 10 статора, а с обеих сторон на ось 13 статора одевают собранные диски 25 и 26 ротора и жестко соединяют с помощью болтов 48 обод 23 и диски 25 и 26. С помощью щупа контролируют радиальный рабочий зазор Δ между рабочими поверхностями статора и ротора. Надевают на ось 13 собранный блок водила 16 с сателлитами и обеспечивают зацепления колес 39 сателлитов с центральным колесом 40 диска 26 ротора. Собранный блок из статора, ротора и водила мультипликатора с сателлитами помещают вовнутрь базового корпуса, устанавливают узел крышки 8 на хвостовик 15 водила 16, обеспечивают зацепление колес 38 сателлитов с неподвижным колесом 37, вмонтированным в крышку 8, и через уплотняющую прокладку 6 привертывают крышку 8 к внутренней оболочке 2 базового корпуса. С помощью шпонки 14 устанавливают крышку 7 на ось 13 статора и через уплотняющую прокладку 5 привертывают крышку 7 к внутренней оболочке 2 базового корпуса. Проверяют надежность зубчатых зацеплений, проворачивая хвостовик 15 водила 16. Пропускают провода обмотки, выходящие из осевого канала 19 оси 13 статора, через герметизирующее уплотнение 21, ввертывают его корпус 49 в концевое резьбовое отверстие оси 13 и затягивают уплотнение, после чего к крышке 7 присоединяют обтекатель 43. На хвостовике 15 водила 16 мультипликатора через посредство шпонки 50 устанавливают собранный узел колеса 31 гидравлической турбины, для удержания которого от осевого смещения устанавливают стопорное кольцо 35. Устанавливают на концевом участке оси 13 статора кольцо 36 подпятника и собранный узел спрямляющего аппарата с использованием шпонки 51 и торцевого резьбового крепления. При этом лопатки 45 с использованием болтовых соединений жестко крепятся к наружной оболочке 1 базового корпуса агрегата.The rotor rim 23 with magnets 24 with a gap Δ is put on the stator magnetic circuit 10, and on both sides assembled rotor disks 25 and 26 are mounted on the stator axis 13 and the rim 23 and disks 25 and 26 are rigidly connected with bolts 48. Using the probe, control the radial working gap Δ between the working surfaces of the stator and rotor. Put on the axis 13 the assembled block of the carrier 16 with satellites and provide engagement of the wheels 39 of the satellites with the central wheel 40 of the disk 26 of the rotor. The assembled block from the stator, rotor and carrier of the multiplier with the satellites is placed inside the base case, the cover assembly 8 is mounted on the carrier 15 of the carrier 16, the gear wheels 38 of the satellites are engaged with the fixed wheel 37 mounted in the cover 8, and the cover 8 is screwed through the gasket 6 inner shell 2 of the base body. Using the keys 14, the cover 7 is mounted on the axis 13 of the stator and, through the sealing gasket 5, the cover 7 is screwed to the inner shell 2 of the base case. Check the reliability of the gears by turning the shank 15 of the carrier 16. The winding wires passing from the axial channel 19 of the stator axis 13 are passed through the sealing seal 21, screw its housing 49 into the end threaded hole of the axis 13 and tighten the seal, after which the fairing is attached to the cover 7 43. On the shank 15 of the carrier 16 of the multiplier through the keys 50 install the assembled node of the wheel 31 of the hydraulic turbine, to keep which from axial displacement install the snap ring 35. Install and the end portion of the axis 13 of the stator ring 36 and thrust bearing assembly straightener assembled using dowels 51 and a threaded mechanical fasteners. In this case, the blades 45 using bolted joints are rigidly attached to the outer shell 1 of the base unit body.
Для заливки кольцевой внутренней полости чистой водой торцевое крепление снимается. Охлаждение нагревающихся в процессе работы электрического генератора элементов микрогидроэлектростанции осуществляется проточной водой, омывающей базовый корпус агрегата.To fill the annular internal cavity with clean water, the end mount is removed. The cooling of the elements of a microhydroelectric power station, which are heated during the operation of the electric generator, is carried out by running water washing the base case of the unit.
Микрогидроэлектростанция работает следующим образом. Перед пуском станции в работу, заполняют ее кольцевую полость чистой водой через центральный осевой канал 19 оси 13 статора, закрываемый затем заглушкой 22 торцевого крепления. После выполнения действий по заполнению кольцевой полости водой агрегат погружается в водный поток и фиксируется на требуемой глубине. При этом из подводящей камеры, в которой создается избыточное давление, вода поступает в каналы направляющего аппарата, в которых образуется совокупность отдельных струй воды с увеличенной скоростью движения. Выходящая из каналов направляющего аппарата вода оказывает давление на лопасти рабочего колеса гидравлической турбины, которое приобретает вращательное движение вокруг горизонтальной оси и через посредство кинематически связанного с ним мультипликатора, приводит во вращение ротор электрического генератора. В результате действия магнитного поля постоянных магнитов ротора на проводники обмотки статора, в ней возникает переменная ЭДС, которая затем от обмотки статора по водостойкому кабелю передается по назначению.Microhydroelectric power station operates as follows. Before the station is put into operation, its annular cavity is filled with clean water through the central axial channel 19 of the stator axis 13, which is then closed by the end fastener 22. After performing actions to fill the annular cavity with water, the unit is immersed in the water stream and fixed at the required depth. At the same time, from the supply chamber, in which excess pressure is created, water enters the channels of the guide apparatus, in which a set of individual water jets is formed with an increased speed of movement. The water exiting the channels of the guiding apparatus exerts pressure on the blades of the impeller of a hydraulic turbine, which acquires rotational motion around the horizontal axis and, through a kinematically connected multiplier, rotates the rotor of the electric generator. As a result of the action of the magnetic field of the permanent magnets of the rotor on the conductors of the stator winding, an EMF variable appears in it, which is then transmitted from the stator winding through the waterproof cable to the intended purpose.
Предложенная конструкция микрогидроэлектростанции позволяет применять ее в водных потоках с относительно небольшой скоростью течения воды. Она отличается простотой конструкции, удобством в наладке и техническом обслуживании, компактностью и невысокой материалоемкостью, достаточной надежностью при увеличенном значении мощности на единицу массы, а также долговечностью.The proposed design of a microhydroelectric power station allows its use in water flows with a relatively low water flow rate. It is distinguished by its simplicity of design, ease of adjustment and maintenance, compactness and low material consumption, sufficient reliability with an increased value of power per unit mass, and also durability.
На ее базе могут быть созданы электроэнергетические агрегаты широкого назначения и различных типоразмеров.On its basis, electric power units of a wide purpose and various standard sizes can be created.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014118289/06A RU2582714C9 (en) | 2014-05-06 | 2014-05-06 | Miniature hydroelectric station |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014118289/06A RU2582714C9 (en) | 2014-05-06 | 2014-05-06 | Miniature hydroelectric station |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014118289A RU2014118289A (en) | 2015-11-20 |
| RU2582714C2 RU2582714C2 (en) | 2016-04-27 |
| RU2582714C9 true RU2582714C9 (en) | 2016-07-27 |
Family
ID=54552886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014118289/06A RU2582714C9 (en) | 2014-05-06 | 2014-05-06 | Miniature hydroelectric station |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2582714C9 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2264537C1 (en) * | 2004-05-12 | 2005-11-20 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Самарские Горизонты" | Generator |
| RU62995U1 (en) * | 2006-06-22 | 2007-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "СТРОЙИНЖИНИРИНГ СМ" | AUTONOMOUS WATER-LOADED FREE-FLOW MICRO-HYDRO POWER PLANT |
| US7471009B2 (en) * | 2001-09-17 | 2008-12-30 | Clean Current Power Systems Inc. | Underwater ducted turbine |
| RU2453725C2 (en) * | 2008-05-26 | 2012-06-20 | Аратек Энженариа Консульториа Э Репрезентасойнс Лтда. | Power-generating device |
-
2014
- 2014-05-06 RU RU2014118289/06A patent/RU2582714C9/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7471009B2 (en) * | 2001-09-17 | 2008-12-30 | Clean Current Power Systems Inc. | Underwater ducted turbine |
| RU2264537C1 (en) * | 2004-05-12 | 2005-11-20 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Самарские Горизонты" | Generator |
| RU62995U1 (en) * | 2006-06-22 | 2007-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "СТРОЙИНЖИНИРИНГ СМ" | AUTONOMOUS WATER-LOADED FREE-FLOW MICRO-HYDRO POWER PLANT |
| RU2453725C2 (en) * | 2008-05-26 | 2012-06-20 | Аратек Энженариа Консульториа Э Репрезентасойнс Лтда. | Power-generating device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2582714C2 (en) | 2016-04-27 |
| RU2014118289A (en) | 2015-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101446578B1 (en) | Submersible energy generating system, driven by a water flow | |
| CA2461468C (en) | Generator for a hydro-electric station | |
| US7652388B2 (en) | Wave-flow power installation | |
| GB2450668A (en) | Turbine for extracting energy from a flowing fluid | |
| CN104454299A (en) | Direct driving vertical axis current power generation devices for underwater vehicle | |
| RU2453725C2 (en) | Power-generating device | |
| CN104976031A (en) | High-voltage outward-transmission spiral-groove electricity generating system | |
| RU2508467C2 (en) | Submersible monoblock microhydro power plant | |
| RU2582714C2 (en) | Miniature hydroelectric station | |
| CN101265865A (en) | Sea hydraulic drive apparatus | |
| GB2449436A (en) | Fluid driven generator | |
| RU2663969C1 (en) | Electric power generating module | |
| WO2010109233A3 (en) | Horizontal axis turbine assembly and hydro-power generation apparatus | |
| RU2746822C2 (en) | Turbogenerator device for electrical power generation, methods of its installation and operation | |
| RU2637280C1 (en) | Shaftless straight-flow hydraulic turbine | |
| CN104976062A (en) | High-voltage outer transmission electricity generating system with threaded concave walls | |
| CN207974908U (en) | A kind of pipe type power generation machine | |
| KR20110063994A (en) | Current energy power generation apparatus having simple structure | |
| KR101686799B1 (en) | Small hydro-power plant which is united rotor and driving turbine shaft | |
| RU2368799C1 (en) | Generator operating at sea current | |
| CN102996323A (en) | Integral double-rotator direct-drive power generator adopting tidal stream energy | |
| RU2619966C2 (en) | Run-of-river microhydro power plant | |
| RU2778191C1 (en) | Shaftless straight-flow turbine | |
| RU154299U1 (en) | HYDRAULIC UNIT RECTANGULAR VAN | |
| RU120525U1 (en) | DEVICE FOR OBTAINING AND TRANSFORMING MECHANICAL ENERGY OF A FLUID FLOW TO ELECTRICITY |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TH4A | Reissue of patent specification | ||
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 12-2016 FOR TAG: (72) |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160507 |