RU4978U1 - Гидроэлектростанция при гидроузле, включающем плотину - Google Patents

Abstract

1. Гидроэлектростанция при гидроузле, включающем плотину с бетонными устоями, между которыми расположены гидротехнические затворы для регулируемого пропуска воды из верхнего бьефа гидроузла в нижний, содержащая приплотинный блок с турбинной камерой, в которой размещен гидроэлектрический агрегат, отличающаяся тем, что приплотинный блок выполнен в виде жестко соединенных между собой отсеков, два крайние из которых выполнены с возможностью упора в устои плотины со стороны верхнего бьефа гидроузла, при этом турбинная камера размещена между крайними отсеками и снабжена управляемым гидротехническим затвором.2. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что крайние отсеки приплотинного блока выполнены балластными.

Description

ГедРОЭДЕ2 ТРОС ЕАНЦШ ПРИ ГИДРОУЗЛЕ, ВКЛЮЧАЮЩЕМ ШОТШУ.

Щ}еддагаеиая полезная модель отаосигся к гцпроэнергети tfecKHM сооружениям, предназначена для генерирования электроэнергии потоками воды, протекающей через створы гидроузла, имеющего плотину, и может быть использована как при строительстве новых гидроузлов, так и для модерниза1|ии существующих гидроузлов любого назначения

Известна гидроэлектростанция, сооружаемая при существующем

гидроузле, содержщем плотину, по патенту США J 4746244 ,МШР: Е02В 9/00, опубл 24, г«). Гидроэлектростанция включает две плавучие понтонные опоры, расположенные перед (в зоне верхнего бьефа) и после (в зоне нижнего бьефа) плотины, соединенные пересекающим плотину сверху напорным трубопроводом На понтонной опоре верхнего бьефа размещена оборудование для засасывания воды и создания необходимого её потока и напора. На понтонной опоре нижнего бьефа размещено оборудование, генерирующее электрическую энергию.

Недостатком указанной гидфоэлектростанции является неполное использование гидроэнергетических ресурсов гидроузла, так как здесь работает лишь вода, принудительно засасываемая с поверхности реки на верхнем бьвфе гидроузла и совсем не участвует в работе поток, который непременно сбрасывается через плотину дня нормального функционирования реки, перегороженной этой плотиной Более того, требуются затраты энергии на приведение в действие оборудования для засасывания воды и создания напора для её транспортирования к генерирующему электроЩИ: Ю2В 9/00

энергию оборудованию. Гидроэлектростанщя имеет сложное конструктивное решение, большую материалоемкость и трудоемкость её строительства. Необходимы береговые сооружения для удержания понтонных ШЕавучир опор в заданном положении с минимальными отклонениями от этого положения, сложно конструктивное решение напорного трубопровода, соединяющего нежесш(ие понтоны.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является гидроэлектростанщя при гидроузле, имеющем бетонную плотину, в промежутках между устоями которой размещены гидротехнические затворы для регулируемого пропуска воды из верхнего бьефа гидроузла в нижний (см, патент США № 4998846, НКИ: 405/78; Е02В 9/08, опубл. 23.01.90г). В указанном техническом решении гидроузлом является гидроэлектростанция, а объектом, аналогичным заявляемому, является дополнительная гидроэлектростанщя, включаемая в работу при сбросе избыточныхэдля работы основной гидроэлектростанции потоков воды через зазоры между гидротехническими затворами плотины и дном реки.

Плотина гидроузла содержит соединенный с её устоями со стороны нижнего бьефа донный водовод, жестко связанный торцем с приплотинным блоком, включащим турбинную камеру, в которой размещен гидроэлектрический агрегат.

При подъеме гидротехнического затвора поток воды направляется в турбинную камеру и приводит в действие гидроэлектрический агрегат, что позволяет производить дополнительную энергию, таким образом увеличивая общую мощность гидроузла.

- 2 личии избыточных для работы основной гидроэлектростанции объемов воды, что бывает например, во время весенних паводков, длительных ливней и подобных стихийных явлений, периоды которых нещ)едсказуемы« По этой же причине такая гидроэлектростанция не может быть мощной, так как в её работе участвуют лишь избыточные для гидроузла объемы воды

Указанная гидроэлектростанция не может быть установлена на гидроузлах, сбрасывающих большие объемы воды, например, на гидроузлах, обеспечивающих судоходство на мелководных реках

Установка плотинного блока в зоне нижнего бьефа создает опасность его отрыва от тела плотины потоком сбрасываемой воды, обладающим запасом кинетической и потенциальной энергией Сбрасываемый поток не может быть большим, даже если это допускают характеристики гидроузла, при этом необходимо создавать очень мощный фундамент блока, сопоставимый по прочности с фундаментом (устоями) плотины

Кроме того, в связи с тем, что на плоскости створа плотины поток турболизуется, приплотинный блок с турбинной камерой должен быть смонтирован на расстоянии от плотины, достаточном для успокоения потока То есть, необходимо сооружение промежуточного водовада, что усложняет конструкцию и удорожает её

Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является снижение энергетического дефицита путем сооружения на имеющих плотины гидроузлах любого назначения, в том числе действующих, гидроэлектростанции, обеспечивЕоощей при минимальной материалоемкости и трудоемкости её сооружения максимально

- 3 возможную утилизацию энергии сбрасываемой воды

Поставленная задача решается тем, что в гидроэлектростанщи при гидроузле, включоощем плотину с бетонными устоями, между которыми расположены гидротехнические затворы для регулируемого пропуска воды из верхнего бьефа гидроузла в нижний, содержащей приплотинный блок с турбинной камерой, в которой размещен гидроэлектрический агрегат, приплотинный блок выполнен в виде жестко соединенных между собой отсеков, два крайние из которых выполнены с возможностью упора в устои плотины со стороны верхнего бьефа гидроузла, при этом турбинная камера размещена между крайними отсеками и снабжена управляемым гидротехническим затвором, а крайние отсеки приплотинного блока выполнены балластными

Указанное техническое решение позволяет значительно увеличить мощность гидроэлектростанции, сооружаемой при гидроузле любого назначения Монтаж приплотинного блока со стороны верхнего бьефа плотины создает возможность использования усжоев плотины в качестве опоры для приплотинного блока. Таким образом снижаются материальные затраты и трудоемкость работ. Это же позволяет использовать в турбинной камере более модный агрегат гидроэлектрический, а, следовательно, более полно утилизировать энергии) сбрасываемой воды

Конструкция гидроэлектростанции технологична в исполнении на любых гидроузлах На действующем гидроузле с большим объемом пропускаемой воды не составляет проблемы сооружение крайних отсеков приплотинного блока перед устоями плотины и дальнейшее закрепление между ними турбинной камеры с мощным турбинным колесом и гидроэнергетическим агрегатом На гидро

- 4 узлах, где объемы сбрасываемых вод невелики, и, следовательно, мшцность гидроэлектростанции не может быть большой, возможно изготовление отдельных отсеков приплотинного блока на специализированных предприятиях, доставка их к гидроузлу, сборка на поверхности воды и затопление блока по месту при заполнении полых балластных отсеков водой или другим материалом

Предлагаемыми гидроэлектростанциями могут быть оборудованы гидроузлы, обеспечивающие судоходство на таких реках, как Дон, Маныч, Кубань, Северский Донец и др, русла которых перегорожены плотинами и шлюзами, позволяющими повысить уровень воды выше гидроузла при прохождении судов с большой осадкой. Оборудование этих гидроузлов предлагаемыми гидроэлектростанциями позволит утилизировать кинетическую и потенциальную энергш воды, протекающей через створы плотин и снизить энергетический дефицит.

Сущность предлагаемого технического решения пожзняется чертежами на которых изображены;

на фиг, I - схема гидроузла с плотиной, шлюзом и гидроэлектростанцией на среднем затворе плотины; на фиг 2 - схема приплотинного блока; на фиг, 3 - сечение приплотного блока.

Гидроэлектростанция сооружена на реке I при гидроузле, содержащем перегораживающие русло реки I плотину 2 и шлюз 3, Плотина 2 содержит бетонные устои 4, между которыми расположены мощные гидротехнические затворы 5, закрепленные на устоях 4 с возможностью перемйцения вверх и шиз по направляющим 6 с помощью механизмов (на фигурах не показаны) ,установленных в . 5 .

тоях 4, для регулировки зазоров между затворами 5 и дном рекк I с целью увеличения или уменьшения расхода водш через эти зазоры в зависимости от потребности пропуска объемов текущей в реке воды

Со стороны верхнего бьефа гидроузла (перед плотиной) между двумя смежными устоями 4 размещен приплотинный блок 7, выполненный из жестко соединенных между собой отсеков 8,9 10, И Крайние отсеки 8 и 9 являются опорными Они размещены с возможностью упора ву устои 4 плотины Расположенные между ними отсеки 10 и II являются турбинной камерой, в которой размещен гидроэлектрический агрегат, колеса 12 турбины которого находится в отсеке 10, а генерирующий электроэнергию узел 13 - в отсеке II, гидроизолированном от отсека 10 и герметичном для окружшщей водной среды. Отсек 10 турбинной камеры снабжен управляемым гидротехническим затвором 14 () для регулировки потока воды, направляемого на колесо 12 турбины.

Конструктивные решения турбинной камеры и гидроэлектрического агрегата могут быть иными, что зависит от гидротехнических характеристик реки. От этого же зависит и конструкция опорных отсеков. На реках с большим объемом протекающей водш это могут быть монолитные сооружения, построенные перед устоями одного или нескольких створов плотины. При этом в турбинной камере помещают мощную турбину, вырабатывающую значительное количество электроэнергии. На реках со спокойным течением и небольшим объемом протекащей воды опорные отсеки могут быть баляастными, т.е. первоначально полыми коробчатыми конструкциями заводского изготовления, которые доставляются к плотине

. 6 гидроузла по воде или по суше, собираются на плаву с турбинной камерой в приплотинный блок, а затем при заполнении балластом затапливаются перед створом плотины и, располагаясь на дне реки, упираются в устои плотины Как правило, такие гидроэлектростанции являются маломодными Положением гидротехнических затворов 5, регулирующих величину зазоров между ними и дном реки, устанавливают расход срабатываемой через плотину воды, обеспечивающий нормальное функционирование реки

Открывают гидротеотический затвор 14 в отсеке 10 турбинной камеры приплотинного блока 7, и поток воды, который должен был пройти через створ, перед которым установлен приплотинный блок 7, направляют на турбинное колесо 12 Поток воды, обладающий кинетехнической энергией, пропорциональной его скорости (или расходу) и потенщальной энергией, пропорциональной глубине слоя воды перед плотиной, врацает колесо 12 турбины и связанный с ним агрегат 13, вырабатывающий электроэнергию, а затем выходит из отсека 10 и сбрасывается за плотину в нижний бьеф

повышении уровня воды в верхнем бьефе для обеспечения безаварийной работы гидроэлектростанции направляемый на колесо 12 турбины поток может быть уменьшен с помощью затвора 14 Избыток воды при этом сбрасываетсяиз-а счет увеличения зазора под затвором 5 эадго створа- и на смежных створах

- 7 Г:) -Ал/и Чуб

д -ЛV

Огарев

/ Косолапов I/

Claims (2)

1. Гидроэлектростанция при гидроузле, включающем плотину с бетонными устоями, между которыми расположены гидротехнические затворы для регулируемого пропуска воды из верхнего бьефа гидроузла в нижний, содержащая приплотинный блок с турбинной камерой, в которой размещен гидроэлектрический агрегат, отличающаяся тем, что приплотинный блок выполнен в виде жестко соединенных между собой отсеков, два крайние из которых выполнены с возможностью упора в устои плотины со стороны верхнего бьефа гидроузла, при этом турбинная камера размещена между крайними отсеками и снабжена управляемым гидротехническим затвором.

2. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что крайние отсеки приплотинного блока выполнены балластными.