Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к конструкции свободнопоточных микрогидроэлектростанций, преобразующих кинетическую энергию свободного потока воды в электрическую.The invention relates to hydropower, in particular to the design of free-flow microhydroelectric power plants that convert the kinetic energy of the free flow of water into electrical energy.
Известна погружная свободнопоточная микрогидроэлектростанция (патент RU 2148184 С1, кл. F03B 13/00, опубл. 27.04.2000 г.). Устройство предназначено для преобразования кинетической энергии свободного потока воды в электрическую. Микрогидроэлектростанция содержит гидротурбину с горизонтальной осью вращения, соединенную с погруженным в воду герметизированным электрогенератором. В качестве электрогенератора использован низкоскоростной генератор, вал которого соединен непосредственно с валом гидротурбины, выполненной из отдельных секций, смонтированных в подшипниковых опорах. Каждая секция содержит одну или более лопастей, смещенных относительно друг друга на равный угол.Known submersible free-flow microhydroelectric power station (patent RU 2148184 C1, CL F03B 13/00, publ. 04/27/2000). The device is designed to convert the kinetic energy of the free flow of water into electrical energy. The microhydroelectric power station contains a hydraulic turbine with a horizontal axis of rotation connected to a sealed electric generator immersed in water. As an electric generator, a low-speed generator is used, the shaft of which is connected directly to the shaft of a hydraulic turbine made of separate sections mounted in bearing bearings. Each section contains one or more blades offset relative to each other by an equal angle.
Недостатком известного устройства является вибрация и неравномерность вращения вала гидротурбины. Применение жесткозакрепленных лопастей на раме не обеспечивает устойчивости к вибрациям, так как под влиянием турбулентного характера движения водных потоков лопасти передают колебания на вал турбины и вал генератора, в результате чего микрогидроэлектростанция может отклоняться от положения, при котором эффективность выработки электроэнергии наиболее высока.A disadvantage of the known device is the vibration and uneven rotation of the turbine shaft. The use of rigidly fixed blades on the frame does not provide resistance to vibration, since under the influence of the turbulent nature of the movement of water flows, the blades transmit vibrations to the turbine shaft and the generator shaft, as a result of which the microhydroelectric power station can deviate from the position at which the electricity generation efficiency is highest.
Задача изобретения заключается в усовершенствовании конструкции крепления ортогональных лопастей турбины с целью увеличения устойчивости к вибрациям и повышения эффективности работы свободопоточной погружной микрогидроэлектростстанции, которые вызваны турбулентным характером движения потоков воды. Колебания снижают КПД установки. Их демпфирование позволяет минимизировать отклонения турбины от положения, при котором эффективность выработки электрической энергии наиболее высока.The objective of the invention is to improve the design of the fastening of the orthogonal blades of the turbine in order to increase resistance to vibration and increase the efficiency of the free-flow submersible micro-hydroelectric station, which are caused by the turbulent nature of the movement of water flows. Fluctuations reduce the efficiency of the installation. Their damping allows to minimize deviations of the turbine from the position at which the efficiency of electric energy generation is the highest.
Технический результат достигается тем, что в погружной свободнопоточной микрогидроэлектростанции, включающей лопасти, герметизированный электрогенератор, соединенный с гидротурбиной с горизонтальной осью вращения, согласно изобретению, на валу гидротурбины жестко установлена рама, к которой закреплена ортогональная лопасть, при этом верхняя часть лопасти закреплена подвижно с помощью скользящего подшипника, а нижняя - при помощи пружины, одна сторона которой установлена в раме, а другая - в лопасти.The technical result is achieved by the fact that in a submersible free-flow microhydroelectric power station, including blades, a sealed electric generator connected to a hydraulic turbine with a horizontal axis of rotation, according to the invention, a frame is fixed to the hydraulic turbine shaft to which an orthogonal blade is fixed, while the upper part of the blade is movably fixed with a sliding bearing, and the bottom with a spring, one side of which is installed in the frame and the other in the blades.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена конструкция крепления ортогональной лопасти гидротурбины. На валу 1 гидротурбины жестко закреплена рама 2 гидротурбины. К раме 2 крепится ортогональная лопасть 3, верхняя часть которой закреплена подвижно с помощью скользящего подшипника 4, а нижняя крепится при помощи пружины 5, которая одной стороной вставляется в небольшое отверстие 6, сделанное в раме 2 гидротурбины, а другой стороной - в отверстие 7 ортогональной лопасти 3.The invention is illustrated by the drawing, which shows the design of the fastening of the orthogonal blades of a hydraulic turbine. On the shaft 1 of the turbine is rigidly fixed frame 2 of the turbine. An orthogonal blade 3 is attached to the frame 2, the upper part of which is movably fixed using a sliding bearing 4, and the lower is attached using a spring 5, which is inserted on one side into a small hole 6 made in the turbine frame 2 and the other side into the orthogonal hole 7 blades 3.
Погружная свободнопоточная микрогидроэлектростанция работает следующим образом. Поток воды за счет разности скоростей на внешней и внутренней стороне ортогональной лопасти 3 создает подъемную силу, вращающую вал 1 гидротурбины, соединенный с валом низкоскоростного генератора, который превращает кинетическую энергию вращения гидротурбины в переменный ток. Предложенная конструкция позволяет при поступлении неравномерных водных потоков на ортогональную лопасть 3 нижней части ортогональной лопасти 3 отклоняться от заданного положения на угол не более 30 градусов за счет пружины 5 и скользящего подшипника 4. После установления постоянной скорости водного потока ортогональная лопасть 3 возвращается в исходное положение.Submersible free-flow microhydroelectric power station operates as follows. The flow of water due to the speed difference on the outer and inner sides of the orthogonal blade 3 creates a lifting force that rotates the turbine shaft 1 of the hydraulic turbine connected to the shaft of the low-speed generator, which converts the kinetic energy of rotation of the hydraulic turbine into alternating current. The proposed design allows, upon receipt of uneven water flows to the orthogonal blade 3 of the lower part of the orthogonal blade 3, to deviate from the set position by an angle of not more than 30 degrees due to the spring 5 and the sliding bearing 4. After establishing a constant speed of the water flow, the orthogonal blade 3 returns to its original position.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет увеличить устойчивость агрегата к вибрациям и повысить эффективность работы свободнопоточной погружной микрогидроэлектростанции.Thus, the proposed design allows to increase the stability of the unit to vibrations and increase the efficiency of the free-flow submersible microhydroelectric power station.
