SU960366A1

SU960366A1 - Hydraulic accumulating shaft-type power station

Info

Publication number: SU960366A1
Application number: SU813290395A
Authority: SU
Inventors: Павел Родионович Хлопенков
Original assignee: За витель П.Р. Хлопенков .,- :.уш-;:т- j T- itl nMiii/ Sr-lP.rtlOTliiiA
Priority date: 1981-05-11
Filing date: 1981-05-11
Publication date: 1982-09-23

Description

(54) ШйХТНАЯ ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ(54) SHYHTNAYA HYDRO ACCUMULATING ELECTRIC POWER PLANT

Изобретение относитс к гидроэнертетическому строительству и может быть использовано на гидроаккумулирующих электростанци х (ГАЭС).The invention relates to hydropower construction and can be used on pumped storage power plants (PSPP).

Известна обратима машина с nHeB-могидравлическим аккумул тором, со- : держаща герметичный резервуар, разделенный деформируемой диафрагмой, жестко соединенной по периметру со стенками резервуара на две емкости, верхн из кртоЕ ах заполнена сжатым воздухом, а нижн - водой, причем нижн емкость соединена трубопроводами с обратимой машиной .A reversible machine with an nHEB-hydraulic battery is known, containing: a sealed reservoir, separated by a deformable diaphragm rigidly connected along the perimeter with the walls of the reservoir into two tanks, the top of the crown ax filled with compressed air, and the bottom with water, with the bottom container connected by pipelines with reversible machine.

Недостаток такой машины св зан : с тем, что диафрагма жестко соединена со стенками резервуара и может перемещатьс только за счет деформатйвной способности материала диафрагмы . Поэтому такое устройство может работать при незначительном перемещении диафрагмы и при наличии ограниченной площади раздела, выраженных в сантиметрах.The disadvantage of such a machine is related to the fact that the diaphragm is rigidly connected to the walls of the tank and can only be moved due to the deformability of the material of the diaphragm. Therefore, such a device can work with a slight movement of the diaphragm and in the presence of a limited section area, expressed in centimeters.

По этой причине деформируемые диафрагмы (как правило, из резины) с жестким креплением по периметру к стенкам резервуара немогут использоватьс в больших емкост х. Они не используютс даже в пневматических .For this reason, deformable diaphragms (usually made of rubber) with rigid attachment around the perimeter to the walls of the reservoir cannot be used in large containers. They are not even used in pneumatic ones.

насосных станци х, диаметр и длина резервуаров которых выражаютс в метрах.pumping stations whose diameter and length of tanks are expressed in meters.

Известна также подземна гидроаккумулирующа электростанци шахтного типа, содержаща заполненный . ржатым воздухом подземный резервуар, верхнего бьефа, машинный зал с оборудованием , подземный резервуар ниж10 него бьефа и компрессорную станцию f 2.Also known is the underground pumped storage power station of the mine type, which contains a filled one. With open air, an underground reservoir, a headwater, a machine room with equipment, an underground reservoir, and a compressor station f 2.

За счет создани в подземном резервуаре верхнего бьефа сжатым воздухом избыточного давлени в 10015 300 ати решаетс задача резкого увеличени мощности станции при умеренной глубине заложени резервуара нижнего бьефа, благодар чему на пор док снижаютс удельные затраты By creating in the underground tank the upper pool with compressed air of an overpressure of 10015 300 MPa, the problem of a sharp increase in the power of the station at a moderate depth of the lower pool reservoir is solved, due to which the specific costs are reduced by an order of magnitude.

20 на устройство резервуара нижнего бьефа и существенным образом снижаютс капиталовложени по электростанции в целом.20 on the downstream tank device and the investment in the power plant as a whole is significantly reduced.

: Однако при этом резко возрастают : However, this increases dramatically

25 эксплуатационные затраты, что св зано с громадными утечками сжатого воздуха из резервуара верхнего бьефа в резервуар нижнего, бьефа. Объ сн етс это тем, что из-за нали30 чи поверхности контакта воды с воздухом последний раствор етс в воде в количестве 2,2% на каждую избыточную- атмосферу. При давлении в 100300 ати объемные потери сжатого воздуха станут соизмеримы с объемом наход щейс в резервуаре воды. Дл компенсации утечек сжатого воздуха -мощность компрессорной станции пришлось бы увеличить на несколько пор дков. Кроме того, сжатый воздух будет .бурно выдел тьс из воды в проточном тракте гидротурбины, наруша нормальный режим ее работы.25 operating costs due to the enormous leakage of compressed air from the upstream tank to the downstream tank. This is due to the fact that, due to the presence of the surface of the contact of water with air, the latter is dissolved in water in the amount of 2.2% for each excess atmosphere. With a pressure of 100,300 atm, the volume loss of compressed air will become commensurate with the volume of water in the tank. To compensate for compressed air leaks, the capacity of the compressor station would have to be increased by several orders of magnitude. In addition, compressed air will be discharged from the water in the flow path of the turbine, disrupting its normal operation.

Однако известные конструкции диафрагм дли разделени сред в резервуаре верхнего бьефа использоватьс не могут из-загромадныхего размеров , достигающих дес тков тыс ч квадратных метров по площади и 50 м и более по амплитуде колебани уровней воды в нем.However, the known designs of diaphragms for the separation of media in the upstream tank cannot be used because of their huge dimensions, reaching tens of thousands of square meters in area and 50 meters or more in amplitude of fluctuations of water levels in it.

Целью изобретени вл етс повышение экономичности и надежности работы электростанции. ;The aim of the invention is to increase the efficiency and reliability of the power plant. ;

Поставленна цель достигаетс тем, что подземный резервуар .верхнего бьефа снабжен водовоздухрнепроницаемой диафрагмой, расположенной на границе вода-сжатый воздух, при этом по периметру диафрагма жестко соединена с элементом креплени , образующим с вёртикальньми стенками резервуара щелевое отверстие, приче низ элемента креплени заглублен под уровень воды в резервуаре, а верх выступает над поверхностью диафрагмы.The goal is achieved by the fact that the underground reservoir is equipped with a water-air-tight diaphragm located at the water-compressed air interface, while the perimeter diaphragm is rigidly connected to the fastening element that forms a slot with the vertical walls of the reservoir, and the bottom of the fastening element is buried under the water level in the tank, and the top protrudes above the surface of the diaphragm.

Кроме того, водовоздухонепроницаема диафрагма выполнена из материала с удельным весел меньше удельного веса воды.In addition, water-tight diaphragm is made of material with specific oars less than the specific weight of water.

Целевое отверстие ме сду элементо креплени и стенками резервуара необходимо дл обеспечени беспреп тственного перемещени пленочной диафрагмы по вертикали на 50 ми более . В этом случае температурные деформации диафрагмы не приведут к зависанию элемента креплени на стенках резервуара, а стенки резервуара можно будет выполнить по строительным, а не машиностроительным допускам. При этсм дл уменьшени массопереноса через щелевое отверстие элемент креплени заглублен под уровень воды, чем увеличиваетс длина пути Macc.onepeHo ja молекул растворенного воздуха и, самое главное , процесс массообмена переводитс из конвективного с турбулентным перемещением струй в диффузионный (щель закрыта элементом креплени ), интенсивность которого на несколько пор дков м.еньше.The target hole between the mounting element and the walls of the tank is necessary to ensure the unimpeded movement of the film diaphragm in the vertical direction by 50 times more. In this case, the temperature deformations of the diaphragm will not cause the fastening element to hang on the walls of the tank, and the walls of the tank can be carried out according to building, rather than machine-building tolerances. When tcm to reduce mass transfer through a slit orifice, the mounting element is buried under the water level, which increases the length of the path Macc.onepeHo ja of the dissolved air molecules and, most importantly, the mass transfer process is transferred from the convective with turbulent movement of the jets into the diffusion (the slot is fixed by the mounting element) which is several times smaller.

Однако при наличии щелевого отве4 )сти между элементом креплени и стенками резервуара диафрагма из резины и другого материала с дельным весом больше, чем у воды, затонет даже без нарушени ее гермет.ич ,ности, поскольку ее масса составл . ет дес тки тонн, предотвратить ееHowever, in the presence of a slit hole between the fastener and the walls of the tank, the diaphragm made of rubber and other material with a unit weight greater than that of water will sink even without seals, since its weight is compounded. There are tens of tons, prevent it

затопление, особенно в случае нарушени ее герметичности - проблемна задача, поэтому выход ГАЭС из стро станет неизбежным.flooding, especially in the event of a leak in its tightness, is a problem, therefore, the failure of the power plant to become unavoidable.

Дл предотвращени потоплени диафрагмы последн выполнена, в отO личие от известных, с удельным весом меньше,-чем у воды.To prevent the diaphragm from drowning, the diaphragm was last performed, in contrast to the known ones, with a specific weight less than that of water.

На фиг. 1 схематично показана гидроаккумулирующа электростанци ,FIG. 1 schematically shows a pumped storage power station;

5 общий вид, на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.5 is a general view of FIG. 2 — node I in FIG. one.

Шахтна гидроаккумулирующа электростанци содержит заполненный сжатым воздухом подземный резервуарThe mine storage tank contains an underground tank filled with compressed air.

Q верхнего бьефа 1, машинный вал 2 с оборудованием, подземный резервуар нижнего, бьефа 3, компрессорную станцию 4, водовозду онепроницаемую диафрагму 5 с удельным весом меньше,Q upstream 1, engine shaft 2 with equipment, underground reservoir bottom, upstream 3, compressor station 4, water supply, an impermeable diaphragm 5 with a specific weight less,

5 чем у воды,, и.элементом креплени по периметру 6, водоводы 7 и воздуховодь 8, щелевое отверстие 9.5 than the water, and the element of attachment around the perimeter 6, the conduits 7 and the air duct 8, the slot 9.

Станци работает следующим образом .The station operates as follows.

Перед ее вводом в работу подземный резервуар верхнего бьефа частично заполн етс сжатым воздухом. В цикле выработки электроэнергии вода пропускаетс через расположенные в машинном зале 2 гидротурбины ГАЭСBefore it is put into operation, the underground headwater tank is partially filled with compressed air. In the power generation cycle, water is passed through a PSP hydro-turbine located in the engine room.

5 из резервуара верхнего бьефа под напором , суммированным из перепада уровней воды между резервуарами и давле- НИН сжатого воздуха в резервуаре верхнего 6beib,a.При этом водов.оздухоне0 проницаема диа-фрагма, отдел воду от сжатого воздуха, устран ет объемные потери сжатого воздуха, благодар чему снижаютс энергозатраты , на подкачку сжатого воздуха и улучшаютс услови работы гидротурбин. В цикле накоплени энергии вода перекачиваетс насосами ГАЭС из резервуара нижнего бьефа в резервуар верхнего , а насосы развивают5 from the upper pool tank under pressure summarized from the water level difference between the tanks and the NIN pressure of compressed air in the upper 6beib tank, a. With this water, a dia-fragment permeable, separating the water from the compressed air, eliminates the volume loss of compressed air due to which the energy consumption for pumping compressed air is reduced and the working conditions of hydro turbines are improved. In the energy storage cycle, water is pumped by pumps from a HPSP from the downstream reservoir to the upper reservoir, and the pumps develop

п напор, суммированный из перепада уровней между резервуарами и давлени сжатого воздуха в резервуаре верхнего бьефа. Элементы креплени могут взаимодействовать с боковьнии поверхност ми резервуара через катки колесную св зь, а в щели располагатьс , закрепленна на элементе креплени , легко деформируема лента,A pressure summed from the level difference between the tanks and the pressure of the compressed air in the upstream tank. The fastening elements can interact with the lateral surfaces of the reservoir through the rollers and the wheel connection, and in the slot be placed, fastened to the fastening element, an easily deformed tape,

Основной экономический эффект изобретени св зан с уменьшением на 3-5 пор дков энергозатрат на подкачку сжатого воздуха в резервуаре верхнего бьефа и улучшением условий The main economic effect of the invention is associated with a decrease by 3-5 orders of energy consumption for pumping compressed air in the upstream reservoir and improving conditions

5 эксплуатации гидротурбин.5 operating hydro turbines.

Claims

1. The mine pumped storage power station, containing an underground upper reservoir filled with compressed air, a machine shaft with equipment, an underground downstream reservoir and a compressor station, characterized in that, in order to improve the efficiency and reliability of power plants, the upstream reservoir is equipped with an air-tight diaphragm the specific gravity is less than the specific gravity of water located at the water-air interface, while around the perimeter the diaphragm is rigidly connected to the fastening element, forming an eu A televisor hole with a vertical wall of the tank, the bottom of the fastening element being buried beneath the water level in the tank, and the top protruding above the surface of the diaphragm.

2. Power plant according to claim 1, characterized in that the air-vented diaphragm is made of a material with a specific gravity

and less share of water.

Sources of information taken into account when examining

1.Bashta TM Hydraulic drives of aircraft, M., 1967., p. 293-294.

2. USSR author's certificate No. 746028, cl. E 02 B 9/00, 1975.

L 6