RU2817040C1 - Small hydroelectric power plant - Google Patents

Small hydroelectric power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2817040C1
RU2817040C1 RU2023120163A RU2023120163A RU2817040C1 RU 2817040 C1 RU2817040 C1 RU 2817040C1 RU 2023120163 A RU2023120163 A RU 2023120163A RU 2023120163 A RU2023120163 A RU 2023120163A RU 2817040 C1 RU2817040 C1 RU 2817040C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydroelectric power
water flow
turbine
dam
power plant
Prior art date
Application number
RU2023120163A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Егор Евгеньевич Кожевников
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)"
Application granted granted Critical
Publication of RU2817040C1 publication Critical patent/RU2817040C1/en

Links

Abstract

FIELD: hydropower engineering.
SUBSTANCE: invention relates to hydropower engineering, particularly to hydroelectric power plants converting kinetic energy of water flow in a river into electric energy. Small hydroelectric power plant contains dam 3, vertical shaft 1 with an inlet zone and with a Kaplan submersible turbine 2 installed in it, water conduit 5, which diverts the water flow from turbine 2. Shaft 1 comprises window 6 in the inlet zone to create a migration corridor and unobstructed passage of fish and is configured to change the water flow by 90° before it falls on turbine 2 blades. Dam 3 is made with movable gate 4 and is fixed above shaft 1 with possibility of removal of excess part of water flow.
EFFECT: invention is aimed at ensuring reliable operation of the hydroelectric power plant with minimum negative environmental impact on the aquatic ecosystem, in particular on fish individuals.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к гидроэлектростанциям, преобразующим кинетическую энергию потока воды в реке в электрическую энергию.The invention relates to the field of hydropower, in particular to hydroelectric power plants that convert the kinetic energy of water flow in a river into electrical energy.

Известны малые гидроэлектростанции (Андреев А. Е., Гидроэлектростанции малой мощности: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, / А. Е. Андреев, Я. И. Бляшко, В. В. Елистратов, Л. И. Кубышкин, И. Г. Кудряшова, В. И. Масликов, Д. М. Савин, И. С. Саморуков, В. В. Фролов, Н. К. Хамков. Санкт-Петербург: Изд-во Политехн. ун-та, 2005. - 432 с.), основным недостатком которых является то, что они оказывают негативное влияние на водную экосистему, в частности на особей рыб, путем физического воздействия на них с сопутствующими травмами во время работы гидроэлектростанции, что может привести к смерти. Small hydroelectric power stations are known (Andreev A. E., Low power hydroelectric power stations: a textbook for students of higher educational institutions, / A. E. Andreev, Ya. I. Blyashko, V. V. Elistratov, L. I. Kubyshkin, I. G Kudryashova, V. I. Maslikov, D. M. Savin, I. S. Samorukov, V. V. Frolov, N. K. Khamkov. St. Petersburg: Polytechnic University Publishing House, 2005. - 432 pp.), the main disadvantage of which is that they have a negative impact on the aquatic ecosystem, in particular on fish individuals, through physical impact on them with associated injuries during the operation of a hydroelectric power station, which can lead to death.

Указанный недостаток частично устранен в малой гидроэлектростанции, принятой в качестве прототипа (патент FR №2582736 от 21.08.1987, «Канал подачи воды вертикальной турбины Каплана», МПК F03B13/08), содержащей плотину, вертикальную шахту с установленной в ней погружной турбиной Каплана, водовод, отводящий поток воды из турбины Каплана. This drawback is partially eliminated in a small hydroelectric power station, adopted as a prototype (patent FR No. 2582736 dated 08/21/1987, “Water supply channel for a vertical Kaplan turbine”, IPC F03B13/08), containing a dam, a vertical shaft with a Kaplan submersible turbine installed in it, a conduit that diverts the flow of water from the Kaplan turbine.

Недостатком указанной конструкции является то, что она не в полной мере решает проблему пагубного влияния на особей рыб, выраженного в виде действия на них значительных гидродинамических нагрузок с достаточно высокой травмоопасностью и смертностью.The disadvantage of this design is that it does not fully solve the problem of the detrimental effect on fish individuals, expressed in the form of the action of significant hydrodynamic loads on them with a fairly high risk of injury and mortality.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в обеспечении надежной работы гидроэлектростанции на малых и средних реках с расходом воды менее 20 м3/с с минимальным негативным экологическим воздействием на водную экосистему, в частности на особей рыб.The technical result of the claimed invention is to ensure reliable operation of a hydroelectric power station on small and medium-sized rivers with a water flow rate of less than 20 m 3 /s with minimal negative environmental impact on the aquatic ecosystem, in particular on fish individuals.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в малой гидроэлектростанции, содержащей плотину, вертикальную шахту с зоной впуска и с установленной в ней погружной турбиной Каплана, водовод, отводящий поток воды из турбины Каплана, согласно изобретению, вертикальная шахта содержит в себе окно в зоне впуска для создания миграционного коридора и беспрепятственного прохода рыбы и выполнена с возможностью изменения потока воды на 90° перед его попаданием на лопасти турбины Каплана, а плотина выполнена с подвижным затвором и закреплена над шахтой с возможностью отвода избыточной части потока воды.This technical result is achieved due to the fact that in a small hydroelectric power station containing a dam, a vertical shaft with an inlet zone and a Kaplan submersible turbine installed in it, a water conduit that removes the flow of water from the Kaplan turbine, according to the invention, the vertical shaft contains a window in the zone inlet to create a migration corridor and unhindered passage of fish and is made with the ability to change the water flow by 90° before it hits the blades of the Kaplan turbine, and the dam is made with a movable shutter and fixed above the shaft with the ability to drain the excess part of the water flow.

Благодаря тому, что турбина полностью погружена в воду, это не дает ей перегреваться и позволяет работать надежнее и эффективнее относительно ее стандартного расположения. За счет контроля необходимого отклонения потока на 90° через большую водоприемную площадь водозабора, постоянного перелива воды через передний затвор плотины и наличию в теле шахты окна в зоне впуска образовывается миграционный коридор для прохода рыбы, позволяющий нивелировать негативные воздействия от значительных гидродинамических нагрузок.Due to the fact that the turbine is completely immersed in water, this prevents it from overheating and allows it to operate more reliably and efficiently compared to its standard location. By controlling the required flow deviation by 90° through a large water intake area, the constant overflow of water through the front gate of the dam and the presence of a window in the shaft body in the inlet area, a migration corridor is formed for the passage of fish, which makes it possible to neutralize the negative effects of significant hydrodynamic loads.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена 3D-модель малой гидроэлектростанции, на фиг. 2 - продольный разрез малой гидроэлектростанции.The invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a 3D model of a small hydroelectric power station, Fig. 2 - longitudinal section of a small hydroelectric power station.

Малая гидроэлектростанция (фиг.1) содержит вертикальную шахту 1, с установленной в ней погружной турбиной Каплана 2. При этом вертикальная шахта 1 выполнена с возможностью изменения потока воды на 90° перед его попаданием на лопасти турбины Каплана 2. В вертикальной шахте 1 установлено окно 6 для создания миграционного коридора и беспрепятственного прохода рыбы. Над вертикальной шахтой 1 располагается плотина 3 с смонтированным в ней подвижным затвором 4. Соединение верхнего бьефа с нижним плотины осуществляется через водовод 5, расположенный внутри шахты 1 гидроэлектростанции.A small hydroelectric power station (Fig. 1) contains a vertical shaft 1, with a Kaplan submersible turbine 2 installed in it. In this case, the vertical shaft 1 is configured to change the water flow by 90° before it hits the blades of the Kaplan turbine 2. A window is installed in the vertical shaft 1 6 to create a migration corridor and unhindered passage of fish. Above the vertical shaft 1 there is a dam 3 with a movable gate 4 mounted in it. The connection of the upper pool with the lower pool of the dam is carried out through a water conduit 5 located inside the shaft 1 of the hydroelectric power station.

Предлагаемая малая гидроэлектростанция работает следующим образом.The proposed small hydroelectric power station operates as follows.

Поток воды 7 (см. фиг. 2) попадает в вертикальную шахту 1, где происходит изменение его направления на 90°, и попадает на лопасти турбины Каплана 2, приводя ее в движение, после которой отводится в нижний бьеф плотины 3 при помощи водовода 5. Избыточная часть потока 8 отводится через подвижный затвор 4, установленный в теле плотины 3.The water flow 7 (see Fig. 2) enters the vertical shaft 1, where its direction changes by 90°, and falls on the blades of the Kaplan turbine 2, setting it in motion, after which it is diverted into the lower tail of the dam 3 using a conduit 5 The excess part of the flow 8 is discharged through a movable gate 4 installed in the body of the dam 3.

По сравнению с прототипом заявленная малая гидроэлектростанция в полной мере решает проблему негативного воздействия на особей рыб.Compared to the prototype, the claimed small hydroelectric power station fully solves the problem of negative impact on fish species.

Предлагаемое изобретение может быть применено на малых и средних реках с расходом воды менее 20 м3/с.The proposed invention can be applied on small and medium-sized rivers with water flow less than 20 m 3 /s.

Claims (1)

Малая гидроэлектростанция, содержащая плотину, вертикальную шахту с зоной впуска и с установленной в ней погружной турбиной Каплана, водовод, отводящий поток воды из турбины Каплана, отличающаяся тем, что вертикальная шахта содержит в себе окно в зоне впуска для создания миграционного коридора и беспрепятственного прохода рыбы и выполнена с возможностью изменения потока воды на 90° перед его попаданием на лопасти турбины Каплана, а плотина выполнена с подвижным затвором и закреплена над шахтой с возможностью отвода избыточной части потока воды.A small hydroelectric power station containing a dam, a vertical shaft with an inlet zone and a Kaplan submersible turbine installed in it, a conduit that removes the flow of water from the Kaplan turbine, characterized in that the vertical shaft contains a window in the inlet zone to create a migration corridor and unhindered passage of fish and is made with the ability to change the water flow by 90° before it hits the blades of the Kaplan turbine, and the dam is made with a movable shutter and is fixed above the shaft with the ability to drain the excess part of the water flow.
RU2023120163A 2023-08-01 Small hydroelectric power plant RU2817040C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2817040C1 true RU2817040C1 (en) 2024-04-09

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB924439A (en) * 1958-07-08 1963-04-24 Neyrpic Ets Hydraulic turbine driven alternator power unit
DE3005375A1 (en) * 1980-02-11 1981-08-20 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Water turbine-generator set - has stator winding overhang inclined at 90 degrees and cage winding for rotor
FR2582736B1 (en) * 1985-06-03 1987-08-21 Neyrpic WATER SUPPLY CHANNEL OF A KAPLAN TURBINE WITH VERTICAL AXIS
RU2157870C2 (en) * 1996-03-05 2000-10-20 Дьяконов Юрий Дмитриевич Hydroelectric power plant
EA002397B1 (en) * 2000-01-21 2002-04-25 Валерий Николаевич Головач Hydro-electric power plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB924439A (en) * 1958-07-08 1963-04-24 Neyrpic Ets Hydraulic turbine driven alternator power unit
DE3005375A1 (en) * 1980-02-11 1981-08-20 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Water turbine-generator set - has stator winding overhang inclined at 90 degrees and cage winding for rotor
FR2582736B1 (en) * 1985-06-03 1987-08-21 Neyrpic WATER SUPPLY CHANNEL OF A KAPLAN TURBINE WITH VERTICAL AXIS
RU2157870C2 (en) * 1996-03-05 2000-10-20 Дьяконов Юрий Дмитриевич Hydroelectric power plant
EA002397B1 (en) * 2000-01-21 2002-04-25 Валерий Николаевич Головач Hydro-electric power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101790638A (en) Magnus force fluid flow energy harvester
GB2436857A (en) two-way tidal barrage with one-way turbines
RU2817040C1 (en) Small hydroelectric power plant
CN1795330A (en) Low head, dynamic variable pitch, submersible hydro generator
US8550748B2 (en) Parallel fish passage apparatuses with hydroelectric power generator and method
KR101180641B1 (en) Double Current Tidal Electric Power Station
RU2806778C1 (en) Multi-shaft hydroelectric power plant
US20200024814A1 (en) Fish lift and descent device for save the obstacles in the rivers, generating electrical energy
AT516077A1 (en) water turbine
KR101643735B1 (en) Tidal Power Generation System
JP2000282446A (en) Dam for hydroelectric power generation, and method for generating power and pumping method using the same
RU2525622C1 (en) Tidal power station
US20140182280A1 (en) Parallel cycle for tidal range power generation
US20110280661A1 (en) Fish passage apparatus with variable inlets and method
CN102635100A (en) Improved ecotype generating set
US3062013A (en) Fish conservation system
Mandal et al. Importance of design factor in improvement of Fishway efficiency
CN201028284Y (en) Water feeding, circulation and draining system of hydraulic power plant
RU2636971C2 (en) River damless hydroelectric power plant with stepped concentrator and vertical bucket longline hydroturbine
Ramarao et al. Assessment of ski-jump bucket parameters for sluice spillway of Himalayan dam by hydraulic model studies
Weliange Fish Ladders to preserve Sri Lanka Culture
WO2013144630A1 (en) Engine using hydrostatic thrust
CN202509473U (en) Ecotype water conservation electricity generating device
Redeker Retrofitting Fish Passes: International Best Practice, Current Research and Foreseeable Developments
CN104863086A (en) Mole using seawater for power generation