RU2737770C1 - Гидравлическая электрическая станция (ГЭС) - Google Patents
Гидравлическая электрическая станция (ГЭС) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737770C1 RU2737770C1 RU2020111100A RU2020111100A RU2737770C1 RU 2737770 C1 RU2737770 C1 RU 2737770C1 RU 2020111100 A RU2020111100 A RU 2020111100A RU 2020111100 A RU2020111100 A RU 2020111100A RU 2737770 C1 RU2737770 C1 RU 2737770C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- generator
- shaft
- hydraulic power
- vertical shaft
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B9/00—Water-power plants; Layout, construction or equipment, methods of, or apparatus for, making same
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/08—Machine or engine aggregates in dams or the like; Conduits therefor, e.g. diffusors
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, в частности к гидравлическим электрическим станциям. Техническим результатом является оптимизация размещения гидравлической турбины и электрического генератора гидравлической электрической станции. Предложенная гидравлическая электрическая станция состоит из гидравлической турбины с регулирующими лопастями и горизонтальной осью вращения, размещенной в рабочей камере, представляющей горизонтальный водовод в виде отрезка трубы большого диаметра, и электрического генератора зонтичного типа, размещенного на вертикальном валу. При этом дополнительно на вертикальном валу предусмотрены опорный подшипник, размещенный на нижнем торце вала со стороны конической зубчатой передачи, и подшипник зонтичного генератора, размещенного под обмотками ротора и статора. По торцам вала турбины предусмотрены два опорных подшипника: первый размещен со стороны турбины, а второй, также в приделах рабочей камеры с противоположного торца, - со стороны предусмотренной дополнительной первой шестеренки конической зубчатой пары. В верхней части вертикального вала предусмотрен ротор электрического генератора с обмоткой возбуждения индуктора генератора с обеспечением наведения индукционного напряжения на обмотке статора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к гидравлическим электрическим станциям.
ГЭС состоит из гидротехнических, электротехнических и вспомогательных сооружений.
Основные гидротехнические: водохранилище на верхнем бьефе, плотина разделяющая верхний от нижнего бьефа, шлюзовой пропуск водного транспорта, водоспуск с верхнего бьефа, водоводы, рабочие камеры с регулирующими затворами и задвижками.
Основные электротехнические: комплекс гидротурбины и электрического генератора и их рабочие места во вспомогательных промышленных и строительных сооружениях, машинный зал, электрические распределительные устройства генераторного напряжения, повышающая электрическая подстанция, электрические распределительные устройства собственных нужд, щитовая диспетчерской и вторичной коммутации.
Вспомогательные сооружения: водорегулирующие, транспортные (по плотине), экологические, главный административный корпус и др.
Назначение ГЭС: водорегулирующие; транспортные: водный, автодорожный и железнодорожный; производство электрической энергии.
За счет разницы отметок водной поверхности верхнего от нижнего бьефа создается напор в водоводе и рабочих камер, что приводит во вращение гидротурбину и соответственно ротор электрического генератора. Таким образом, происходит преобразование механической энергии в электрическую.
Известна гидравлическая капсульного типа конструкция станция [1 и 3]. Наиболее известна в РФ это Чебоксарская гидроэлектростанция. Наряду с существенными преимуществами - высоким КПД турбины относительно низкой стоимостью гидротехнической части рабочей камеры, имеет эксплуатационный и технический недостаток.
Недостаток конструкций гидроэлектростанций [1 и 3] заключается в том, что электрический генератор размещении в капсуле турбины. Работающая электрическая машина подвержена нагреву, при этом корпус капсулы турбины постоянно охлаждается водным потоком, за счет непостоянства температуры и их разности работающего и не работающего генератора на электрической обмотке будет конденсат, что чревато аварией. Второй недостаток заключается в том, что индивидуальное размещение электрического генератора в капсуле турбины, ограничивает и отсутствует возможность оперативного надзора и эксплуатации, а также технически невозможно произвести соответствующий вид ремонта.
Известны также типы гидроэлектростанции [2; 4 и 5], в которых гидравлическая рабочая камера объемная сложной пространственной конструкции. Известна РФ, например, это Нижнекамская гидроэлектростанция. Наряду с существенными преимуществами в расположении электрических генераторов в машинном зале за счет этого достигается относительно постоянство температуры, а их незначительность разность работающего и не работающего генератора на электрической обмотке не будет опасного конденсата, этому способствует также поддержание в машинном зале микроклимата, что практически исключает по этому фактору аварии. Второе преимущество заключается в том, что все электрические генераторы размещены в машинном зале, оборудованного грузоподъемными механизмами. Электрические генераторы не ограничены в пространстве, имеется техническая возможность оперативного надзора и эксплуатации, а также технически возможно произвести соответствующий вид ремонта. Недостатком этих типов гидроэлектростанции [2; 4 и 5] является то, что рабочие камеры турбин сложны и дорогостоящие, так как имеют сложную пространственную конструкцию и как следствие имеют пониженное КПД в использовании. Следующим недостатком является то, что в такой камере существенно теряется водяной напор.
Целью изобретения является оптимизация размещения гидравлической турбины и электрического генератора гидравлической электрической станции.
Цель достигается тем, что на гидравлической электрической станции, состоящая из гидравлической турбины с регулирующими лопастями и горизонтальной осью вращения, размещенной в рабочей камере, представляющей горизонтальный водовод, в виде отрезка трубы большого диаметра, и электрического генератора зонтичного типа, размещенного на вертикальном валу, при этом дополнительно предусмотрено на вертикальном валу опорный подшипник, размещенный на нижнем торце вала со стороны конической зубчатой передачи, и подшипник зонтичного генератора, размещенного под обмотками ротора и статора, при этом по торцам вала турбины предусмотрены два опорных подшипника, первый размещен со стороны турбины, а второй, также в приделах рабочей камеры, с противоположного торца, со стороны предусмотренной дополнительной первой шестеренки конической зубчатой пары, а в верхней части вертикального вала предусмотрен ротор электрического генератора с обмоткой возбуждения индуктора генератора с обеспечением наведения индукционного напряжения на обмотке статора.
На фиг. показана конструкция предлагаемого технического решения.
1 - дюкер водовода; 2 - гидравлическая турбина (поворотно-лопастная); 3 - подшипники валов; 4 - подшипник опорный; 5 - подшипник зонтичного генератора; 6 -обмотка статора генератора; 7 - обмотка возбуждения индуктора генератора; 8 - коническая зубчатая передача; 9 - узел щёток подачи напряжения возбуждения; 10 - вал генератора; 11 - вал турбины; 12 - капсула турбины.
Работа технического предложения: за счет разницы отметок водной поверхности верхнего от нижнего бьефа создается напор, в дюкере водовода 1 и рабочей камере (рабочее место капсулы турбины 12), что приводит во вращение 2 - гидравлической турбины (поворотно-лопастная) и соответственно ротора 7 с обмоткой возбуждения генератора за счет кинематики 11 - вала турбины и 8 - конической зубчатой передачи и 10 - вала генератора. Устойчивость гидравлической турбины (поворотно-лопастной) 2 и И - вала турбины с 8 - конической зубчатой передачей обеспечивается за счет 3 - подшипников вала и 4 - подшипника опорного, а вертикального 10 вала и 9 - узла щёток подачи напряжения возбуждения, также 7 ротора с обмоткой возбуждения индуктора генератора обеспечивается за счет 3 - подшипниками вала, 4 - подшипника опорного и 5 - подшипника зонтичного генератора. Вращением7 ротора с обмоткой возбуждения индуктора генератора обеспечивается 8конической зубчатой передачей и как следствие наведение индукционного генераторного напряжения на 6 - обмотке статора генератора. Таким образом, происходит преобразование механической энергии вращения гидравлическая турбина 2 в электрическую в обмотке статора генератора 6.
По заявляемому техническому решению предлагается поместить генератор в верхней отметке станции в машинном зале, а не непосредственно в капсуле. Поскольку в этом случае вал генератора располагается вертикально, а вал турбины горизонтально, то необходима установка тихоходной конической зубчатой 8 передачи и подбором базовой частоты вращения.
Капсула турбины с конической зубчатой 8 передачей позволяет поместить генератор вне турбоагрегата, что уменьшает размеры корпуса турбины по сравнению с обычной капсулой турбины, когда генератор расположен внутри.
Литература
1. Быстрицкий Г. Ф. Основы энергетики [Текст]: учебник / Г. Ф. Быстрицкий - Москва: ИНФРА-М, 2007. - 278 с.
2. Rolandez G., Abgottspon A., Staubli T., Discharge measurements at La Rance Tidal Power Plant using current meters method, 10th International Conference on Innovation in Hydraulic Efficiency Measurements, IGHEM, Itajuba, Brazil, 2014.
3. Гончаров А. Н. Гидроэнергетическое оборудование гидроэлектростанций и его монтаж: учебник для гидроэнергетических и энергостроит. техникумов / А. Н. Гончаров. - М.: Энергия, 1967. - 312 с.
4. Смирнов И.Н. Гидравлические турбины и насосы. Учеб, пособие для энерг. и политехнических вузов. - М.: «Высш. школа», 1969. - 400 с.
5. Энергия жизни. Нижнекамская ГЭС в канун 3С-летия / Муллагалиев И.Р. // Энергетика Татарстана. - 2009. - № 3.
Claims (2)
1. Гидравлическая электрическая станция, состоящая из гидравлической турбины с регулирующими лопастями и горизонтальной осью вращения, размещенной в рабочей камере, представляющей горизонтальный водовод в виде отрезка трубы большого диаметра, и электрического генератора зонтичного типа, размещенного на вертикальном валу, отличающаяся тем, что дополнительно на вертикальном валу предусмотрены опорный подшипник, размещенный на нижнем торце вала со стороны конической зубчатой передачи, и подшипник зонтичного генератора, размещенного под обмотками ротора и статора, при этом по торцам вала турбины предусмотрены два опорных подшипника: первый размещен со стороны турбины, а второй, также в приделах рабочей камеры, - с противоположного торца, со стороны предусмотренной дополнительной первой шестеренки конической зубчатой пары.
2. Гидравлическая электрическая станция по п. 1, отличающаяся тем, что в верхней части вертикального вала предусмотрен ротор электрического генератора с обмоткой возбуждения индуктора генератора с обеспечением наведения индукционного напряжения на обмотке статора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020111100A RU2737770C1 (ru) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | Гидравлическая электрическая станция (ГЭС) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020111100A RU2737770C1 (ru) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | Гидравлическая электрическая станция (ГЭС) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2737770C1 true RU2737770C1 (ru) | 2020-12-02 |
Family
ID=73792424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020111100A RU2737770C1 (ru) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | Гидравлическая электрическая станция (ГЭС) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2737770C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2634375A (en) * | 1949-11-07 | 1953-04-07 | Guimbal Jean Claude | Combined turbine and generator unit |
FR1051731A (fr) * | 1952-02-20 | 1954-01-19 | Groupe turbine-récepteur de faible puissance | |
US4367890A (en) * | 1980-02-11 | 1983-01-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbine set with a generator feeding a network of constant frequency |
JP2003013838A (ja) * | 2001-07-02 | 2003-01-15 | Kubota Corp | 発電用ゲート |
RU2637280C1 (ru) * | 2017-01-20 | 2017-12-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Безвальная прямоточная гидротурбина |
RU2709234C2 (ru) * | 2019-02-27 | 2019-12-17 | Александр Петрович Ишков | Гидрокомплекс |
-
2020
- 2020-03-17 RU RU2020111100A patent/RU2737770C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2634375A (en) * | 1949-11-07 | 1953-04-07 | Guimbal Jean Claude | Combined turbine and generator unit |
FR1051731A (fr) * | 1952-02-20 | 1954-01-19 | Groupe turbine-récepteur de faible puissance | |
US4367890A (en) * | 1980-02-11 | 1983-01-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbine set with a generator feeding a network of constant frequency |
JP2003013838A (ja) * | 2001-07-02 | 2003-01-15 | Kubota Corp | 発電用ゲート |
RU2637280C1 (ru) * | 2017-01-20 | 2017-12-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Безвальная прямоточная гидротурбина |
RU2709234C2 (ru) * | 2019-02-27 | 2019-12-17 | Александр Петрович Ишков | Гидрокомплекс |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2018293589B9 (en) | Improved reversible pump-turbine installation | |
Nicolet et al. | Variable speed and ternary units to mitigate wind and solar intermittent production | |
KR20150097519A (ko) | 안내되거나 구속되지 않은 수류의 에너지를 이용하는 수력 발전소 | |
RU2508467C2 (ru) | Погружная моноблочная микрогидроэлектростанция | |
RU2737770C1 (ru) | Гидравлическая электрическая станция (ГЭС) | |
GB2348465A (en) | Combination air and water turbine. | |
CN102817788A (zh) | 多元能增力式风光磁发电机组 | |
RU2579283C1 (ru) | Подводная приливная электростанция | |
KR101375562B1 (ko) | 냉각수 배수로의 유속에너지를 이용한 발전설비 | |
US1448627A (en) | Tidal-water-power plant | |
TR202106402A2 (tr) | Yeni Nesil Hidroelektrik Elektrik Üretim Santralleri | |
Maruzewski et al. | The first Israeli hydro-electric pumped storage power plant Gilboa PSPP | |
RU2612499C2 (ru) | Речная гидроветроэлектростанция (ГВЭС) | |
Zachoval et al. | Small Hydro Technology and Design in Czech Republic | |
RU2499910C1 (ru) | Проточный электрогенератор и подводная электростанция на стационарной платформе | |
Nasir | Mat lab simulation procedure for design of micro-hydroelectric power plant | |
EP3645794A1 (en) | Improved reversible pump-turbine installation | |
Inoue et al. | Renovating of existing pumped storage power plant from conventional system to adjustable speed system | |
WO2018014871A1 (zh) | 一种自调帆式流体发电装置 | |
Ayala-Chauvin et al. | Underwater power generator based on gravity vortex siphon boost energy transition | |
RU110419U1 (ru) | Мобильная береговая гидроэлектростанция | |
Islam | Cost Optimization Modeling of Renewable Energy Sources in Smart Grid Using SCADA | |
RU102065U1 (ru) | Микро-гидроэлектростанция | |
Smith et al. | Directly coupled turbine-induction generator systems for low-cost micro-hydro power | |
de Araújo | Implementation of an Experimental Platform for Emulation of Grid-Connected Pico-hydro Systems |