SK122013U1

SK122013U1 - Underground pumped-storage power plant

Info

Publication number: SK122013U1
Application number: SK12-2013U
Authority: SK
Inventors: Imĺ®Nek Pavel Ĺ; Pavel Halada
Original assignee: Mechatronické Systémy A.S.
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2014-03-04
Also published as: SK6845Y1

Abstract

Riešenie sa týka podzemnej prečerpávacej elektrárne, kde je pracovné vodné médium vedené prívodným potrubím (6) do pracovného priestoru v hale strojovne (7), v ktorej je umiestnený agregát (8) prečerpávacej Francisovej turbíny (10), pričom na halu strojovne (7) nadväzuje odpadové potrubie (30) ústiace do prepojovacieho tunela (32) ústiaceho do jednotlivých polí (33) podzemnej nádrže (34), tento tunel (32) je prepojený s povrchovou atmosférou vetracími šachtami (35), pričom hala strojovne (7) je ďalej prepojená chodbou (38) s halou trafostanice (31) s transformátormi (37), kde na halu trafostanice (31) je napojený prístupový tunel (39) prepájajúci strojovňu (7) a trafostanicu (31), ktorý je opačným smerom vyvedený na povrch do priestoru šachovej veže (40), pričom chodba (38) je pretiahnutá k prepojovaciemu tunelu (32) prístupovou chodbou (41), takže hala strojovne (7) je prepojená touto prístupovou chodbou (41) a na ňu nadväzujúcou stúpajúcou vetracou šachtou (35) s vetracím objektom (36).The solution relates to an underground pumped storage power plant, where the working water medium is led by a supply pipe (6) to the working space in the engine room hall (7), in which the unit of the pumped Francis turbine (10) is located, while on the engine room hall (7) connects the waste pipe (30) leading to the connecting tunnel (32) leading to the individual fields (33) of the underground tank (34), this tunnel (32) is connected to the surface atmosphere by ventilation shafts (35), while the engine room hall (7) is further connected by a corridor (38) with the hall of the transformer station (31) with transformers (37), where an access tunnel (39) connecting the engine room (7) and the transformer station (31) is connected to the hall of the transformer station (31), which is brought to the surface in the opposite direction. the space of the chess tower (40), the corridor (38) being extended to the connecting tunnel (32) by an access corridor (41), so that the engine room hall (7) is connected by this access corridor (41) and the rising ventilation shaft (35) adjoining it. with ventilation object (3 6).

Description

PODZEMNÁ PREČERPÁVACIA ELEKTRÁREŇUNDERGROUND PUMP POWER PLANT

Oblasť technikyTechnical field

Technické riešenie sa týka technológie využitia vodnej energie pre jej akumuláciu a potom k jej získaniu s možnosťou doplnenia ako náhrady deficitu vo verejnej distribučnej elektrickej sieti za prispenia využitia technológie agregátov prečerpávacej Francisovej turbíny v obojstrannom režime turbína - čerpadlo.The technical solution concerns the technology of utilization of hydropower energy for its accumulation and then to obtain it with the possibility of supplementing it as a substitute for the deficit in the public electricity distribution network with the help of technology of pumping Francis turbine aggregates in bilateral turbine-pump mode.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V súčasnej dobe existuje rad rôznych typov prečerpávacích elektrární, využívajúcich vhodné lokality a rôzne vodné diela, tvoriace prirodzenú zásobu potencionálnej energie vo forme vody v nádrži nad elektrárňou a naopak možnosť uskladnenia energie do vody v nádrži na úrovni elektrární, ktorú je nutné vyčerpať do hornej nádrže.Currently there are a number of different types of pumped-storage power stations, using suitable sites and different waterworks, forming a natural supply of potential energy in the form of water in the tank above the power plant and vice versa the possibility of storing energy in water in the tank at the power plant level. .

Žiadna z týchto alternatív systémov prečerpávacích elektrární nerieši ich inštaláciu do hlbinného podzemného diela, ktoré je vybudované zvlášť pre tento účel, keď je v podzemných priestoroch, s veľkým výškovým potenciálom zabudovaný agregát prečerpávacej elektrárne s príslušenstvom, a vybudovaná špeciálna spodná retenčná nádrž, stým, že hornú retenčnú nádrž tvorí umelo vytvorené vodné dielo alebo prírodný zásobník vody.None of these alternatives to pumped storage systems solve their installation in a deep underground construction, which is built specifically for this purpose when a pumped storage power plant with accessories is built in a high-potential underground facility and a special bottom retention tank is built, the upper retention tank consists of an artificially created water body or natural water reservoir.

Predmetom vynálezu je podzemná prečerpávacia elektráreň, ktorú tvorí umelo vybudované hlbinné podzemné dielo, na ktorého dne je vybudovaná veľkokapacitná retenčná nádrž, a podzemná priestory pre zabudovanie agregátu prečerpávacej elektrárne s príslušenstvom.The subject of the invention is an underground pumped storage power plant consisting of an artificially constructed underground underground work on which a high-capacity retention tank is built at the bottom and underground spaces for the installation of a pumped-storage power plant with accessories.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Uvedené nevýhody rieši systém podzemnej hlbinnej prečerpávacej elektrárne, vybudovanej v blízkosti vodného diela alebo prírodného zásobníka vody, ktorý je využívaný ako horná retenčná nádrž. Tento systém je tvorený hlbinným podzemným dielom, v ktorom je v podzemných priestoroch, v mieste s veľkým výškovým potenciálom, zabudovaný agregát prečerpávacej elektrárne s príslušenstvom, a vybudovaná špeciálna hlbinná spodná retenčná nádrž, napríklad v systéme súbežných, vzájomne prepojených tunelov, ktorého podstata spočíva v tom, že je tento podzemný prečerpávací systém opatrený vstupnými prívodnými a zabezpečovacími prvkami do pracovného priestoru, je ďalej tvorený a vedený česlami zabezpečovacou zábranou a tabuľovým uzáverom prívodným potrubím do haly strojovne, pričom na túto halu strojovne, kde je umiestnený agregát prečerpávacej Francisovej turbíny, nadväzuje odpadné potrubie ústiace do prepojovacieho tunela, ústiaceho do jednotlivých polí podzemnej nádrže, kde tento tunel je prepojený s povrchovou atmosférou vetracími šachtami, pričom hala strojovne je ďalej prepojená s chodbou s halou trafostanice s transformátormi, kde na halu trafostanice je napojený prístupový tunel, prepájajúci strojovňu a trafostanicu, a ktorý je opačným smerom vyvedený na povrch do priestoru šachtovej veže, pričom chodba je pretiahnutá k prepojovaciemu tunelu prístupovou chodbou, takže hala strojovne je prepojená touto prístupovou chodbou a na ňu nadväzujúcou stúpajúcou vetracou šachtou s vetracím objektom.The above-mentioned disadvantages are solved by a system of an underground deep pumped-storage power plant built near a waterworks or a natural water reservoir, which is used as an upper retention tank. This system consists of a deep underground part, in which a pumped-storage power plant with accessories is built in the underground space, at a site of high altitude potential, and a special deep underground retention tank is built, for example in a system of parallel, interconnected tunnels. that this underground pumping system is equipped with inlet and securing elements to the working space, it is further formed and guided through the screening barrier and the plate closure through the supply piping to the machine room, which is connected to the machine room with the Francis turbine pumping unit waste pipe leading to the interconnecting tunnel leading to the individual fields of the underground tank, where this tunnel is connected to the surface atmosphere by ventilation shafts, while the hall of the engine room is further connected with the hall with the transformer hall a transformer station where an access tunnel is connected to the transformer station hall, connecting the engine room and the transformer station, and which is led in the opposite direction to the surface into the shaft tower space, the corridor extending to the tunnel through the access corridor so connected to it by a rising ventilation shaft with a ventilation object.

Ďalej je výhodné, ak je agregát prečerpávacej Francisovej turbíny podzemnej prečerpávacej elektrárne tvorený guľovým ventilom, prečerpávacou Francisovou turbínou a motorgenerátorom, ktoré sú uložené v ráme, pričom guľový ventil je osadený rotačným pohonom, pričom na prečerpávaciu Francisovu turbínu, ktorá je prepojená s guľovým ventilom, potom nadväzuje rozvádzači prstenec, v ktorého vnútornej časti sú uložené navádzacie lopatky, ktorých ramena sú prepojené tiahlami, pričom prečerpávacia Francisova turbína ďalej obsahuje obežné koleso pevne prepojené s vertikálnym hriadeľom tesneným upchávkou, pričom je osadená dvojicou lineárnych rotačných pohonov, z ktorých každý zahrnuje globoidného slimáka, zaberajúceho do uťahovacej matice s ozubením, pričom vertikálny hriadeľ prečerpávacej Francisovej turbíny je rotačné uložený v ráme v ložiskách a prostredníctvom rozbehovej spojky je prepojený s elektrickým motorgenerátorom, pričom v spodnej časti prečerpávacej Francisovej turbíny osovo nadväzuje koleno odpadného potrubia.Furthermore, it is advantageous if the pumping Francis turbine unit of an underground pumping station consists of a ball valve, a pumping Francis turbine and a motor generator, which are mounted in a frame, the ball valve being fitted with a rotary drive. then, a guide ring is formed in which the guide blades are disposed with their arms interconnected by rods, the transfer Francis turbine further comprising an impeller rigidly connected to a vertical shaft sealed with a gland, fitted with a pair of linear rotary drives, each of which includes a globoid engaging in a tightening nut with toothing, wherein the vertical shaft of the pumping Francis turbine is rotatably mounted in the frame in the bearings and is connected to the electric motor generator, while the bottom of the pumping Francis turbine is axially connected to the drain pipe elbow.

Ďalej je výhodné, ak je súčasťou ramien rameno pohonu, ktoré je predĺžené a kývne prepojené s lineárnym hydropohonom, na opačnej strane uchytenom na rozvádzačom prstenci.Furthermore, it is advantageous if the arms comprise a drive arm which is elongated and pivotally connected to a linear hydraulic drive on the opposite side mounted on the distributor ring.

Ďalej je výhodné, ak je dno podzemnej nádrže umiestnené nad hornou úrovňou obežného kolesa prečerpávacej Francisovej turbíny pre stále zahltenie pracovnej turbíny.Furthermore, it is advantageous if the bottom of the underground tank is located above the upper level of the impeller of the transfer Francis turbine to constantly overload the working turbine.

Ďalej je výhodné, ak vetracie šachty ústia do vetracieho objektu.Furthermore, it is advantageous if the ventilation shafts open into the ventilation object.

Ďalej je výhodné, ak prívodné potrubie, agregát prečerpávacej Francisovej turbíny a odpadné potrubie tvoria výkonovú vetvu.It is further preferred that the supply line, the pumping Francis turbine aggregate and the discharge line form a power branch.

Ďalej je výhodné, ak je výkonových vetví viacej ako jedna.Furthermore, it is advantageous if the power branches are more than one.

Koncepcia a zásady riešenia vodného diela je daná hlavným účelom stavby, tj. využitím vodnej energie v prečerpávacej elektrárni. Strojovňa prečerpávacej elektrárne, umiestnená medzi hornou a spodnou nádržou zahrňuje hlavne technologické celky.The concept and principles of the solution of the waterworks are given by the main purpose of the construction, ie. using hydropower in a pumped-storage power plant. The engine room of the pumped-storage power plant, located between the upper and lower reservoir, consists mainly of technological units.

V hornej a spodnej nádrži sú umiestene vtokové a výtokové objekty s technologickým zariadením nevyhnutným pre prevádzku prečerpávacej vodnej elektrárne, ako sú česle, tabuľové uzávery a ostatné zariadenia ovládané automatikou turbín a zaisťujúcim bezpečnú, bezporuchovú a spoľahlivú prevádzku.In the upper and lower reservoir are placed inlet and outlet objects with the technological equipment necessary for operation of the pumped storage power plant, such as racks, plate closures and other equipment controlled by automatic turbines and ensuring safe, trouble-free and reliable operation.

Prívod vody z hornej nádrže je navrhnutý jedným samostatným oceľovým privádzačom, rozdeleným v spodnej časti pred turbínami na dva samostatné privádzače. Ako ochrana turbín sú na konci potrubných privádzačov a pred turbínami umiestnené guľové ventily. V strojovni sú dva agregáty s reverznými Francisovými turbínami, z ktorých každá je prepojená so synchronným generátorom. Agregáty môžu pracovať spoločne alebo samostatne a zaisťujú turbínovú alebo čerpadlovú prevádzku. Vedľa haly strojovne je umiestnená hala transformácie a rozvodu elektrickej energie. Je tu zároveň inštalovaná kompletná elektrická časť vrátane vyvedenia výkonu a pripojené k rozvodnej sieti, tj. sfázovanie s elektrickou sieťou a jej kompenzácia vo forme účinníka. Ďalej inštalovaná automatika predpokladá riadenie centrálnym dispečingom s tým, že agregáty sú určené pre výrobu vysoko cenenej špičkovej energie a vyrovnávania nestacionárnych stavov siete ako zmeny frekvencie, rýchle výkonové zmeny a pod.The water supply from the upper tank is designed by one separate steel feeder, divided in the lower part in front of the turbines into two separate feeders. Ball valves are located at the end of the ducts and upstream of the turbines to protect the turbines. In the engine room there are two aggregates with reverse Francis turbines, each of which is connected to a synchronous generator. The aggregates can work together or separately and ensure turbine or pump operation. Next to the hall of the engine room is a hall for transformation and distribution of electricity. At the same time, there is a complete electrical part, including a power outlet and connected to the grid. Phasing with the mains and its compensation in the form of power factor. Furthermore, the installed automation assumes control by central dispatching, with the aggregates designed for the production of highly valued peak energy and balancing unsteady states of the network such as frequency changes, rapid power changes and the like.

Riešenie podzemného diela je prispôsobené lokalite, a je uvažované s plným využitím ťaženej horniny k výrobe hodnotných stavebných materiálov pre budovanie napríklad dopravných stavieb.The subterranean solution is adapted to the site, and it is envisaged to make full use of the extracted rock to produce valuable building materials for the construction of, for example, transport structures.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na priložených listoch sú znázornené obrázky a legenda.The enclosed letters show pictures and legend.

Na obrázku k anotácii je znázornená celková dispozícia rozmiestnenia jednotlivých objektov podzemnej prečerpávacej elektrárne.The figure for the annotation shows the overall disposition of the layout of individual objects of the underground pumped storage power plant.

OBR. 1 Celková dispozícia rozmiestnenia jednotlivých objektov podzemnej prečerpávacej elektrárne.FIG. 1 The overall layout of the layout of individual buildings of the underground pumped storage plant.

OBR. 2 Detailné znázornenie podzemných objektovFIG. 2 Detailed representation of underground structures

OBR. 3 Podzemné objekty - horný a spodný pohľadFIG. 3 Underground objects - top and bottom view

OBR. 4 Strojovňa s vnútorným vybavením, trafostanice s vnútorným vybavením, chodba a prístupová chodba s vnútorným vybavenímFIG. 4 Engine room with interior fittings, transformer substation with interior fittings, corridor and access hall with interior fittings

OBR. 5 Agregát Francisovej turbíny v zástavbeFIG. 5 Francis turbine in built-up area

OBR. 6 Agregát Francisovej turbíny uložený v rámeFIG. 6 Francis turbine unit mounted in frame

OBR. 7 Agregát Francisovej turbíny v reze, v dolnom pohľade, je viditeľnéFIG. 7 The Francis turbine unit in section, in the bottom view, is visible

Ovládanie a mechanický rozvod ovládania navádzacích lopatiek a spôsob zriaďovania tesnosti upchávokControl and mechanical distribution of the guide vanes control and method of establishing the tightness of seals

Príklad uskutočneniaExample

Základným prvkom podzemnej prečerpávacej elektrárne 1 je horná vodná nádrž 2 niektorého z existujúcich veľkých vodných diel, alebo prírodných zásobníkov vody, kde je prevedená úprava pre odvod vody cez česlo 3 a zabezpečovacie zábrany 4, vrátane tabuľového uzáveru 5, odkiaľ je voda prívodným potrubím 6 vedená v sklone pod prirodzeným povrchom na vhodnú vzdialenosť, alebo iným spôsobom, a potom zvisle, alebo spádovo, do haly strojovne 7, do agregátu 8 prečerpávacej_Francisovej turbíny.The basic element of the underground pumped-storage power plant 1 is the upper water tank 2 of one of the existing large waterworks or natural water reservoirs, where the treatment for water drainage through the screen 3 and safety barriers 4 is provided, including the plate closure 5 where the water is led through the supply line 6 at an incline below the natural surface for a suitable distance, or otherwise, and then vertically, or gravitationally, to the engine room 7, to the pumping_French turbine aggregate 8.

Základnými podzostavami agregátu 8 prečerpávacej Francisovej turbíny pri podzemnej prečerpávacej elektrárne I sú guľový ventil 9, prečerpávacia Francisova turbína 10 a motorgenerátor Π., ktoré sú uložené v ráme 12.The basic subassemblies of the pumping Francis turbine aggregate at the underground pumping station I are a ball valve 9, a pumping Francis turbine 10 and a motor generator Π., Which are housed in frame 12.

Guľový ventil 9 je ovládaný rotačným pohonom 13 cez kompenzačnú spojku 14. Prečerpávacia Francisova turbína 10 je prírubou prepojená s guľovým ventilom 9, potom nadväzuje rozvádzači prstenec 15, v ktorého vnútornej časti sú kruhovo uložené navádzacie lopatky 16, ktorých ramená 17 sú prepojené tiahlami 18, pričom jedno z nich, rameno pohonu 19 je predĺžené a výkyvné prepojené s lineárnym hydropohonom 20, na opačnej strane prichytenom na rozvádzačom prstenci 15.The ball valve 9 is actuated by a rotary actuator 13 via a compensating clutch 14. The pumped Francis turbine 10 is flange-connected to the ball valve 9, then a distributor ring 15 is connected, the inner part of which is annular guide blades 16 whose arms 17 are connected by rods 18, wherein one of them, the arm of the drive 19 is elongated and pivotally connected to the linear hydropower 20, on the opposite side attached to the distributor ring 15.

Ďalšou, podstatnou súčasťou prečerpávacej Francisovej turbíny 10 je obežné koleso 21 pevne prepojené s vertikálnym hriadelom 22 tesneným upchávkou 23, ktorej zriaďovanie je realizované dvojicou lineárnych rotačných pohonov 24, z ktorých každý zahŕňa globoidného slimáka 25, zaberajúceho do uťahovacej matice s ozubením 26. Vertikálny hriadeľ 23 prečerpávacej Francisovej turbíny 10 je rotačné uložený v ráme 12 v ložiskách 27 a prostredníctvom rozbehovej spojky 28 je prepojený s elektrickým motorgenerátorom 11. Osovo, v spodnej časti prečerpávacej Francisovej turbíny JO nadväzuje koleno odpadného potrubia 29. Strojovňu 7 voda opúšťa odpadným potrubím 30 pod trafostanicou 31 a vyústi do prvého prepojovacieho tunela 32, odkiaľ sa rozlieva do jednotlivých polí 33 podzemnej nádrže 34, ktorá je prepojená s povrchovou atmosférou vetracími šachtami 35 s vyústením do vetracieho objektu 36. Vedľa haly strojovne 7 je umiestnená hala trafostanice 31 s transformátormi 37 prepojená zo strojovňou 2 chodbou 38 v ich spodnom poschodí, pričom do ich horného poschodia ústí prístupový tunel 39, ktorý je opačným smerom vyvedený na povrch do priestoru šachtovej veže 40. Horné poschodie chodby 38 je pretiahnuté k prvému prepojovaciemu tunelu 32 prístupovou chodbou 41. Mobilne prepojené strojovne 2 a trafostanice 31 s povrchom je umožnené prístupovým tunelom 39 a na opačnom konci ústi na povrchu do šachtovej veže 40.Another essential component of the transfer Francis turbine 10 is an impeller 21 rigidly connected to a vertical shaft 22 sealed by a seal 23, the establishment of which is accomplished by a pair of linear rotary drives 24, each comprising a globoid slug 25 engaging a tightening nut with a gear 26. 23 of the transfer Francis turbine 10 is rotatably mounted in the frame 12 in the bearings 27 and is connected via a start coupling 28 to the electric motor generator 11. Axially, at the bottom of the transfer Francis turbine 10, the drain pipe 29 is connected. 31 and opens into the first interconnecting tunnel 32, from where it flows into individual fields 33 of the underground tank 34, which is connected to the surface atmosphere by ventilation shafts 35 with the outlet to the ventilation building 36. Next to the hall of the engine room 7 is located a transformer station hall 31 with transformers 37 connected to the machine room 2 by a corridor 38 on their lower floor, with an access tunnel 39 leading into their upper floor, which leads in the opposite direction to the surface into the space of the shaft tower 40. The upper floor of corridor 38 is extended to the first connecting tunnel 32 through the access corridor 41. Mobile interconnected engine rooms 2 and transformer stations 31 with the surface are enabled by the access tunnel 39 and at the opposite end of the mouth on the surface into the shaft tower 40.

Dno podzemnej nádrže 34 je umiestnené nad hornou úrovňou obežného kolesa 2i prečerpávacej Francisovej turbíny 10 tak, aby bola turbína 10 stále zahltená, čím je umožnený aj opačný proces získavania elektrickej energie, kedy motorgenerátor J_1 pracuje v motorickom režime a voda je vytlačovaná prečerpávacou Francisovou turbínou W do hornej vodnej nádrže 2, čím dochádza aj k požadovanej akumulácii energie.The bottom of the underground tank 34 is located above the upper level of the impeller Francis 10 of the pumping Francis turbine 10 so that the turbine 10 is still congested, thus allowing the opposite process of power generation where the motor generator 11 operates in motor mode. into the upper water tank 2, thereby also achieving the required energy storage.

Výkonová vetva 42 v línii prívodného potrubia 6, agregátov 8 prečerpávacej Francisovej turbíny 10 a odpadného potrubia 3i, môžu byť pre zvýšenie výkonu vhodné znásobené, v našom prípade konkrétneho riešenia sú tieto vetvy v spodnej časti znásobené na vetvy dve.The power branch 42 in the supply line 6, the pumping Francis turbine 10 aggregates 8, and the discharge line 3i may be multiplied to increase power, in our case of the particular solution these branches are multiplied at the bottom into two branches.

Vedľa strojovne 7 je umiestnená hala trafostanice 36, ktorá je so strojovňou 7 prepojená chodbou 38, do ktorej ústi prístupový tunel 39.Next to the engine room 7 is a transformer station hall 36, which is connected to the engine room 7 through a corridor 38 into which an access tunnel 39 opens.

Funkciafeature

Podzemná prečerpávacia elektráreň I s výhodou využíva niektorú z existujúcich horných vodných veľkých nádrží 2, ďalej je možné využiť prírodný terén, a až potom je vhodné, pre zvýšenie tlaku na turbínu 10 vytvoriť v potrebnej hĺbke priestor pre podzemnú nádrž 34. V hornej vodnej nádrži 2 sa vo vhodnom mieste prevedú úpravy pre zabudovanie česlí 3, zabezpečovacích zábran 4 a tabuľového uzáveru 5, odkiaľ je ďalej vyvedené prívodné potrubie 6 najskôr kopírujúce povrch krajiny a po dosiahnutí maximálneho výškového rozdielu je prívodné potrubie 6 natočené do strmého alebo šikmého uhlu tak, že je v čo najkratšej dĺžke dosiahnuté čo najväčšej hĺbky s maximálnym zvýšením tlaku.The underground pumped storage plant 1 preferably utilizes one of the existing upper large water reservoirs 2, then it is possible to use the natural terrain and only then it is appropriate to create a space for the underground reservoir 34 at the necessary depth to increase the pressure on the turbine 10. In a suitable place, adjustments are made for the installation of the screens 3, the safety barriers 4 and the sheet closure 5, from where the inlet pipe 6 first follows the ground surface and after reaching the maximum height difference the inlet pipe 6 is rotated at a steep or oblique angle so as deep as possible with the maximum pressure increase possible.

Prívodné potrubie 6, ktorého priemer je optimalizovaný na čo najnižšie straty, ústi do strojovne 7, tlaková voda prechádza guľovým ventilom 9 so zaistenou bezpečnostnou uzatváracou ochranou reprezentovanou rotačným pohonom 13 pôsobiacim cez kompenzačnú spojku 14, a po priechode tlakovej vody cez navádzacie lopatky 16 rozvádzacieho prstenca 15 a obežné koleso 21 prečerpávacej Francisovej turbíny JO sa dostáva do odpadného potrubia 30, odkiaľ nakoniec ústi do prepojovacieho tunelu 32, odkiaľ je rozvádzaná do jednotlivých polí 33 podzemnej nádrže 34, ktorej plnenie je umožnené existenciou vetracej šachty 35 s vyústením na povrchu do vetracieho objektu 36. Ovládanie výkonu prečerpávacej Francisovej turbíny 10 je umožnené nastavovaním navádzacích lopatiek 16, ktorých synchronizácia je prevedená prepojovacími tiahlami J_8 na ramenách 17, ktoré sú súčasťou lopatiek 16. Jedno z ramien - rameno 16 je predĺžená, a je ovládané lineárnym hydropohonom 20, výkyvné uchytenom na rozvádzačom prstenci 15.The supply line 6, whose diameter is optimized for the lowest losses, flows into the engine room 7, the pressurized water passes through the ball valve 9 with a safety shut-off protection represented by a rotary actuator 13 acting via the compensating clutch 14 and after passing the pressurized water through the guide blades 16 15 and the impeller 21 of the pumped Francis turbine 10 reaches the waste pipe 30, from where it finally flows into the interconnecting tunnel 32, from where it is distributed to the individual fields 33 of the underground tank 34 whose filling is made possible by the ventilation shaft 35. 36. The power control of the pumping Francis turbine 10 is made possible by adjusting the guide vanes 16, the synchronization of which is effected by the link rods 18 on the arms 17 which are part of the vanes 16. One of the arms - the arm 16 is extended and controlled by a hydraulic hydropower 20, pivotally mounted on the distributor ring 15.

Agregát 8 prečerpávacej Francisovej turbíny K) je uložený v masívnom ráme 12 a skladá sa z guľového ventilu 9 a jeho príslušenstva, na ktoré prírubou nadväzuje rozvádzači prstenec 15 prečerpávacej Francisovej turbíny K), v ktorého osi rotuje obežné koleso 21 pevne prepojené s vertikálnym hriadeľom 22, v ktorého spodnej časti sú upchávky 23 proti vode stlačovanej uťahovacej maticou s ozubením ovládanou globoidnými slimákmi 25, ktoré sú súčasťou dvojice rotačných pohonov 24. Vertikálny hriadeľ 22 je rotačné uložený v ráme 12 prostredníctvom ložísk 27 a ďalej na ne nadväzuje rozbehová spojka 28 ako vstupný a chrániaci prvok motorgenerátoru 11.The Francis turbine transfer unit 8 is housed in a massive frame 12 and consists of a ball valve 9 and its accessories, to which the guide ring 15 of the transfer turbine 10 is flanged, in which the impeller 21 rotates fixedly connected to the vertical shaft 22. in the lower part of which are seals 23 against a water-compressed tightening nut with a toothing controlled by globoid slugs 25 which are part of a pair of rotary drives 24. The vertical shaft 22 is rotatably supported in the frame 12 by bearings 27 and followed by a start coupling 28 as input and a motor generator protection element 11.

Agregát 8 prečerpávacej Francisovej turbíny 10 je umiestnený v hale strojovne 7, vedľa ktorej je umiestnená hala trafostanice 31 s transformátormi 37, prepojená so strojovňou 7 chodbou 38, do ktorej ústi v hornom poschodí prístupový tunel 39, na povrchu ústiaci do šachtovej veže 40. Predĺžené horné poschodie chodby 38 tvorí prístupovú chodbu 41, umožňujúcu prepojenie hál strojovne 7 a trafostanice 3i s podzemnou nádržou 34 slúžiacu k umožneniu revízii, čistenia, opráv, apod.The aggregate 8 of the pumping Francis turbine 10 is located in the hall of the engine room 7, next to which is the transformer station hall 31 with transformers 37, connected to the machine room 7 through a corridor 38 into which the access tunnel 39 opens on the upper floor. the upper floor of the corridor 38 forms an access corridor 41, allowing the halls of the engine room 7 and the transformer station 3i to be connected to the underground tank 34 to enable inspection, cleaning, repairs, etc.

Mobilné sú haly strojovne 7 a trafostanice 31 s povrchom terénu prepojený cez prístupový tunel 39 a na opačnej strane - na povrchu ústi do šachtovej veže 40.The machinery hall 7 and the transformer station 31 are mobile with the terrain surface connected through the access tunnel 39 and on the other side - on the surface of the mouth to the shaft tower 40.

Dno podzemnej nádrže 34 je umiestnené nad hornou úrovňou obežného kolesa 2i prečerpávacej Francisovej turbíny 10 tak, aby bola turbína stále zahltená, čím je umožnený i opačný proces získavania elektrickej energie, kedy motorgenerátor 11 pracuje v motorickom režime a voda je vytlačovaná Francisovou turbínou 10 do hornej vodnej nádrže 2, čím dochádza k požadovanej akumulácii energie.The bottom of the underground tank 34 is located above the upper level of the impeller 2i of the pumped-off Francis turbine 10 so that the turbine is still congested, thus allowing the opposite process of power generation where the motor generator 11 operates in motor mode. water tank 2, thereby providing the required energy storage.

Pre zvýšenie celkovej energetickej výkonovej kapacity je možne vetvu, prívodného potrubia 6, prečerpávacej Francisovej turbíny 10 a odpadného potrubia 30 znásobiť väčšinou tieto vetvy, tak ako v našom konkrétnom prípade, sú v spodnej časti znásobené na vetvy dve.In order to increase the overall power capacity, the branches, supply line 6, pumping Francis turbine 10 and waste line 30 can be multiplied by these branches, as in our particular case, at the bottom they are multiplied to two branches.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Vynález je možné uplatniť všade tam, kde je potreba rýchle a presné dodávať do verejnej elektrickej distribučnej siete elektrickú energiu, čo je zvlášť potrebné v oblastiach jadrových elektrárni, ktorých výkon možno iba obťažne regulovať, ďalej v oblastiach so zvýšenou výrobou elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov, ako sú napr. energie vetra, slnka a pod., a nakoniec i v oblastiach so zvýšenou spotrebou elektrickej energie.The invention can be applied wherever there is a need for fast and accurate electricity supply to the public electricity grid, which is particularly necessary in areas of nuclear power plants whose power is difficult to control, and in areas with increased production of renewable electricity, such as e.g. wind, sun and the like, and ultimately in areas with increased electricity consumption.

Mimoriadnym prínosom vynálezu je možnosť vybudovania navrhovaných prečerpávacích systémov v krajine bez výškových rozdielov, s výhodným využitím najmä veľkých vodných diel ako vrchných retenčných nádrží, s výhodou využitia vyťažených hornín, vhodných pre stavebné účely, ďalej s výhodou, kedy nedochádza k devastácii krajiny na povrchu prečerpávacieho systému a s výhodou výrazného rozšírenia počtu miest, kde je možné prečerpávacie podzemné systémy budovať.A particular benefit of the invention is the possibility of constructing the proposed pumped storage systems in a landscape without height differences, with the advantage of using especially large waterworks as top retention tanks, advantageously utilizing excavated rocks suitable for construction purposes, furthermore system and with the advantage of significantly expanding the number of sites where pumped storage systems can be built.

Claims

1. Underground pumped-storage power plant formed from a reservoir of one of the existing large waterworks, where water treatment is carried out through the technological units of the input supply and safety elements into the working space with the engine room of the power plant containing pumped-storage Francis turbine and transformer station for electricity comprising operating access, ventilation and securing technology elements, characterized in that the working water medium supply comprising the inlet and securing elements to the working space is formed and guided by screens (3), a safety barrier (4) and a sheet closure (5) through the supply piping (6) into the engine room (7), where the pumping Francis turbine (10) unit (8) is connected to the engine room (7), which is connected to the waste pipe (30) leading to the interconnecting tunnel (32) p (33) of an underground tank (34), wherein the tunnel (32) is connected to the surface atmosphere by ventilation shafts (35), the engine room (7) is further connected to a corridor (38) with a transformer station (31) hall with transformers ( 37), where an access tunnel (39) connecting the engine room (7) and the transformer station (31) is connected to the transformer station hall (31), and which is led to the surface of the shaft tower (40) in the opposite direction. it is extended to the interconnecting tunnel (32) by an access corridor (41), so that the engine room hall (7) is connected by this access corridor (41) and the adjoining ascending vent shaft (35) to the vent object (36).

Underground pumped storage power plant according to claim 1, characterized in that the Francis pumped storage turbine (10) of the underground pumped storage power station (1) is formed by a ball valve (9), a pumped Francis turbine (10) and a motor generator (11). are arranged in the frame (12), the ball valve (9) being fitted with a rotary actuator (13), whereby the transfer pumping turbine (10), which is connected to the ball valve (9), is then connected with the distributor ring (15). in which the guide vanes (16) are arranged, the arms (17) of which are interconnected by tie rods (18), the pumping Francis turbine (10) further comprising an impeller (21) firmly connected to a vertical shaft (22) sealed by a gland (23) ), being fitted with a pair of linear rotary drives (24), each comprising a globoid slug (25) engaging a tightening nut (26) with a toothing, wherein the vertical shaft (22) of the pumping Francis turbine (10) is rotatably mounted in the frame (12) in the bearings (27) and is connected to the electric motor generator (11) via a start clutch (28), the bottom of the pumping Francis turbine (10) axially adjoins the drain pipe elbow (29).

Underground pumped-storage power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the arms (17) comprise a drive arm (19) which is elongated and pivotally connected to a linear hydraulic drive (20) on the opposite side mounted on the distributor ring (15). ).

Underground pumped-storage power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the bottom of the underground tank (34) is located above the upper level of the impeller (21) of the pumped-over Francis turbine (10) to constantly overload the working turbine.

Underground pumped storage power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the ventilation shafts (35) open into the ventilation object (36).

Underground pumped storage plant according to claim 1, characterized in that the supply line (6), the pumping unit (8) and the discharge line (30) form a power branch (42).

or 2, characterized by

Francis turbines (10)

An underground pumped storage power plant according to claim 1, wherein the power branches (42) are more than one.