UA31721U

UA31721U - Mini - hydroelectric power plant

Info

Publication number: UA31721U
Application number: UAU200711504U
Authority: UA
Inventors: Виктор Михайлович Синеглазов; Александр Аврамович Зеленков; Петр Степанович Соченко; Ирина Константиновна Захарчевская; Константин Николаевич Сидоренко; Артур Петрович Голик; Сергей Владимирович Клебановский
Original assignee: Национальный Авиационный Университет
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2008-04-25

Abstract

A mini-hydroelectric power plant has flow-through body with placed in sequence inlet, turbine and outlet compartments, curvilinear diffuser, turbine wheel with output shaft installed in turbine compartment, electric generator, system of automated control of power unit. At inlet of the flow-through body a collection tank is included, with inlet pipes of discharge of worked-out water. At outlet of reservoir at beginning of flow-through body curvilinear diffuser is installed just before turbine wheel. The flow-through body is connected to canalization system.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до галузі гідроергетики і може бути використана як джерело електроенергії та 2 здешевлення витрачаємої електроенергії на малих і середніх підприємствах.The useful model belongs to the field of hydropower and can be used as a source of electricity and 2 to reduce the cost of consumed electricity in small and medium-sized enterprises.

Відомий гідроенергетичний модуль (1), який містить проточний корпус з послідовно розташованими вхідним, турбінним і вихідним відсіками, турбінне колесо з вихідним валом, встановленими у турбінному відсіку та електрогенератор.A hydropower module (1) is known, which contains a flow case with sequentially located input, turbine and output compartments, a turbine wheel with an output shaft installed in the turbine compartment, and an electric generator.

Основні недоліки такого пристрою є низька рентабельність його використання та відсутність ефективного 70 дистанційного контролю.The main disadvantages of such a device are the low cost-effectiveness of its use and the lack of effective 70 remote control.

Відома мінігідроелектростанція |2), яка містить енергоблок з турбіною і з електрогенератором, систему автоматичного керування енергоблоком. Основний недолік такої мінігідроелектростанції є низька рентабельність її використання та відсутність ефективного дистанційного контролю.A known mini-hydroelectric power station |2), which contains a power unit with a turbine and an electric generator, a system of automatic control of the power unit. The main drawback of such a mini-hydroelectric plant is the low profitability of its use and the lack of effective remote control.

В основу корисної моделі мінігідроелектростанції поставлена задача підвищити рентабельність Її 12 використання за рахунок використання відпрацьованої води на підприємствах, високої ступені автоматизації процесом використання та дистанційного контролю і управління.The basis of a useful model of a mini-hydroelectric plant is the task of increasing the profitability of its 12 use due to the use of waste water at enterprises, a high degree of automation of the use process, and remote control and management.

Поставлена задача удосконалити корисну модель вирішується тим, що мінігідроелектростанція, яка містить проточний корпус з послідовно розташованим вхідним, турбінним і вихідним відсіками, турбінне колесо з вихідним валом, встановленим у турбінному відсіку, електрогенератор систему автоматичного керування енергоблоком, згідно з корисною моделлю на вході проточного корпусу введений накопичуючий резервуар в місті зі вхідними трубами зливання відпрацьованої води, на виході резервуару на початку проточного корпусу установлений криволінійний конфузор безпосередньо перед турбінним колесом, проточний корпус підключений до каналізаційної системи.The task of improving a useful model is solved by the fact that a mini-hydroelectric power plant, which contains a flow case with successively located inlet, turbine and outlet compartments, a turbine wheel with an output shaft installed in the turbine compartment, an electric generator and an automatic power unit control system, according to a useful model at the entrance of the flow case a storage tank was introduced in the city with inlet pipes for draining waste water, a curvilinear confusor was installed at the outlet of the tank at the beginning of the flow casing directly in front of the turbine wheel, the flow casing was connected to the sewage system.

Згідно з корисною моделлю система автоматичного керування енергоблоком містить редуктор з електронним 22 Управлінням, електрогенератор, узгоджуючий модуль, систему підключення до електричної мережі споживача, - та дистанційний пульт управління, причому турбінне колесо кінематичне з'єднане через редуктор з електронним управлінням з електрогенератором, електричний вихід з якого підключений до першого входу узгоджуючого модулю, до другого входу якого підключений електричний вихід від накопичуючого резервуару, перший вихід узгоджуючого модулю підключений до входу редуктора з електронним управлінням, другий вихід - до системи /(/ї7 30 підключення електричної мережі споживача, крім того узгоджуючий модуль через двопровідну лінію зв'язку Га з'єднаний з дистанційним пультом управління.According to the useful model, the automatic control system of the power unit includes a reducer with electronic 22 control, an electric generator, a matching module, a system for connecting to the consumer's electrical network, and a remote control panel, and the turbine wheel is kinematically connected through a reducer with electronic control to the electric generator, an electric output from which is connected to the first input of the matching module, to the second input of which is connected the electrical output from the storage tank, the first output of the matching module is connected to the input of the reducer with electronic control, the second output is to the /(/ъ7 30 system of connecting the consumer's electrical network, in addition, matching the module is connected to the remote control panel through a two-wire communication line.

Згідно з корисною моделлю узгоджуючий модуль містить перший та другий мікропроцесор, комутатор лінії - зв'язку, індикатор та пульт вводу даних, вимірювач рівня води в накопичувачому резервуарі, модуль технічної «- діагностики, вимірювач потужності споживаємої електроенергії, таймер, формувач сигналів управлінняAccording to the useful model, the matching module contains the first and second microprocessors, a communication line switch, an indicator and a data input panel, a water level meter in the storage tank, a technical "diagnostic" module, a power meter of consumed electricity, a timer, a control signal generator

Зо редуктором, датчик сигналів пожежно-охоронного контролю, причому виходи з вимірювача рівня води в с резервуарі з модулю технічної діагностики, з вимірювача потужності споживаємої електроенергії, з таймера та з датчика сигналів пожежно-охоронного контролю відповідно з'єднані з першим, другим, третім, четвертим та п'ятим входами першого мікропроцесора, шостий вхід та перший вихід якого відповідно з'єднані через комутатор « лінії зв'язку з першим виходом та першим входом другого мікропроцесора, розташованого на відстані, другий 70 вхід та вихід якого підключені до індикатора та пульта вводу даних, а перший та другий виходи першого о, с мікропроцесора відповідно підключені до формувачів сигналів редуктора з електронним управлінням та системи з» підключення електричної мережі споживача.With the reducer, the sensor of fire and security control signals, and the outputs from the water level meter in the tank from the technical diagnostics module, from the power meter of consumed electricity, from the timer and from the sensor of fire and security control signals are respectively connected to the first, second, third , the fourth and fifth inputs of the first microprocessor, the sixth input and the first output of which are respectively connected via a switch " communication lines with the first output and the first input of the second microprocessor located at a distance, the second input and output of which are connected to the indicator and of the data input panel, and the first and second outputs of the first o, s of the microprocessor, respectively, are connected to the signal generators of the reducer with electronic control and the system of connecting the electrical network of the consumer.

На Фіг.1 зображена загальна структурна схема мінігідроелектростанції, на Фіг.2 показана структурна схема узгоджуючого модулю та дистанційного пульта управління. 45 Як показано на Фіг.1 мінігідроелектростанція містить накопичуючий резервуар 2 вмісті зі вхідними трубами со 1 для зливання відпрацьованої води, конфузор З на виході резервуару 2, трубопровід 4, турбінне колесо 5, - каналізаційну систему 6, редуктор 7 з електронним управлінням, електрогенератор 8, узгоджуючий модуль 9, систему 10 підключення до електричної мережі споживача та дистанційний пульт 11 управління, причому вхідніFig. 1 shows the general structural diagram of the mini-hydroelectric power plant, Fig. 2 shows the structural diagram of the coordinating module and the remote control panel. 45 As shown in Fig. 1, the mini-hydroelectric power station contains a storage tank 2 of its contents with inlet pipes 1 for draining waste water, a confusor З at the outlet of the tank 2, a pipeline 4, a turbine wheel 5, - a sewage system 6, a gearbox 7 with electronic control, an electric generator 8 , the matching module 9, the system 10 of connecting to the consumer's electrical network and the remote control 11, and the input

Ш- труби 1 для зливання відпрацьованої води підключені на вході накопичуючого резервуару 2, вихід якого через т 20 конфузор З з'єднаний з трубопроводом 4, вихід якого підключений до каналізаційної системи 6, в середині трубопроводу 4 розташоване турбінне колесо 5, яке кінематичне підключено через редуктор 7 з електронним "а управлінням до електричного генератора 8, електричний вихід якого підключений до першого входу узгоджуючого модуля 9, перший та другий виходи якого відповідно підключені до входу редуктора 7 з електронним управлінням та до входу системи підключення електричної мережі споживача, електричний вихід з накопичую чого резервуару 2 підключений до другого входу узгоджуючого модулю 9, перший вихід та перший с вхід дистанційного пульта ІІ управління відповідно через двопровідну лінію зв'язку з'єднані з третім входом та третім виходом узгоджуючого модулю.Pipes 1 for draining waste water are connected at the inlet of the storage tank 2, the outlet of which is connected to the pipeline 4, the outlet of which is connected to the sewage system 6 through the t 20 confusor, in the middle of the pipeline 4 there is a turbine wheel 5, which is kinematically connected through reducer 7 with electronic control to the electric generator 8, the electric output of which is connected to the first input of the matching module 9, the first and second outputs of which are respectively connected to the input of the reducer 7 with electronic control and to the input of the consumer's electric network connection system, the electric output from the accumulator that of the tank 2 is connected to the second input of the matching module 9, the first output and the first input of the remote controller II are respectively connected to the third input and the third output of the matching module through a two-wire communication line.

Як показано на Фіг.2 узгоджуючий модуль 9 містить вимірювач 12 рівня води в накопичуючому резервуарі 2, модуль 13 технічної діагностики системи, вимірювач 14 потужності виробляємої електроенергії, датчик 15 60 сигналів пожежно-охоронного контролю, перший 16 та другий 17 мікропроцесори, комутатор 18 лінії зв'язку, формувач 19 сигналів управління редуктором, таймер 20 та індикатор і пульт 21 вводу даних, причому виходи вимірювача 12 рівня води, модулю 13 технічної діагностики, вимірювача 14 потужності, таймера 20 та датчика 15 сигналів пожежно-охоронного контролю відповідно підключені до першого, другого третього, четвертого та п'ятого входів першого мікропроцесора 16, шостий вхід та перший вихід якого відповідно через комутатор 18 бо лінії зв'язку підключений через перший вихід та перший вхід до другого мікропроцесора 17, другий вхід та другий вихід якого відповідно підключені до входу індикатора та виходу пульта вводу даних 21, а перший та другий виходи першого мікропроцесора 16 відповідно з'єднані зі входами формувача 19 сигналів управління редуктором та формувача 22 сигналів управління в системи підключення електричної мережі споживача.As shown in Fig. 2, the coordinating module 9 contains a meter 12 of the water level in the storage tank 2, a module 13 of technical diagnostics of the system, a meter 14 of the power of the produced electricity, a sensor 15 of 60 fire protection control signals, the first 16 and the second 17 microprocessors, a switch 18 of the line communication, the generator 19 of the control signals of the gearbox, the timer 20 and the indicator and the data input panel 21, and the outputs of the water level meter 12, the technical diagnostics module 13, the power meter 14, the timer 20 and the sensor 15 of the fire control signals are respectively connected to the first , the second, third, fourth and fifth inputs of the first microprocessor 16, the sixth input and the first output of which, respectively, through the switch 18 are connected via the first output and the first input to the second microprocessor 17, the second input and the second output of which are respectively connected to input of the indicator and output of the data input panel 21, and the first and second outputs of the first microprocessor 16 are connected to the inputs of the generator 19 of the control signals of the reducer and the generator 22 of the control signals in the system of connecting the electrical network of the consumer.

Мінігідроелектростанція відповідно до корисної моделі працює таким чином. На підприємствах, в банно-прачечних комбінатах, жилих будинках відпрацьована вода зливається по трубопроводах 1 в резервуар 2, з якого через конфузор З витікаюча вода поступає на турбінне колесо 5 і потім через водопровід 4 стікає в каналізаційну систему 6.A mini-hydroelectric plant according to the utility model works as follows. At enterprises, in bathing and laundry facilities, in residential buildings, waste water flows through pipelines 1 into tank 2, from which, through the confusor C, the flowing water enters the turbine wheel 5 and then flows through the water pipe 4 into the sewage system 6.

Кінетична енергія витікаючої з резервуара 2 води концентрується в конфузорі З і перетворюється в /о механічну, енергію обертання турбінного колеса 5. Ця енергія через редуктор 7 з електронним управлінням поступає на електрогенератор 8, де перетворюється в електричну енергію і через узгоджуючий модуль 9 подається в систему 10 підключення електричної мережі споживача на перший мікропроцесор 16 в узгоджую чому модулі У подаються визначені сигнали з вимірювача 12 рівня води в накопичую чому резервуарі 2, з модулю 13 технічної діагностики усієї системи, з вимірювача 14 потужності виробляємої електроенергії, поточний час з таймера 20, а також відповідні сигнали з датчика 15 сигналів пожежно-охоронного контролю.The kinetic energy of the water flowing out of the tank 2 is concentrated in the confusor Z and is converted into mechanical energy, i.e. the energy of rotation of the turbine wheel 5. This energy is fed through the electronically controlled gearbox 7 to the electric generator 8, where it is converted into electrical energy and fed into the system through the matching module 9 10 connecting the consumer's electrical network to the first microprocessor 16 in the coordination module In the specified signals are supplied from the meter 12 of the water level in the storage tank 2, from the module 13 of technical diagnostics of the entire system, from the meter 14 of the power of the produced electricity, the current time from the timer 20, and as well as corresponding signals from the sensor of 15 fire and security control signals.

Відповідно до поступаємих даних перший мікропроцесор визначає рівень води в накопичуючому резервуарі 2, локалізує можливу несправність на електростанції, визначає потужність виробляємої електроенергії та кількість постачаємої електроенергії за визначений термін відповідно до даних з таймера 20, визначає також стан пожежно-охоронної ситуації відповідно до даних з датчика 15.According to the incoming data, the first microprocessor determines the water level in storage tank 2, localizes a possible malfunction at the power plant, determines the power of electricity produced and the amount of electricity supplied for a specified period according to data from timer 20, also determines the state of the fire protection situation according to data from the sensor 15.

Перший мікропроцесор 16 видає відповідні сигнали управління на формувач 22 з метою забезпечення оптимального режиму навантаження мінігідроелектростанції.The first microprocessor 16 issues appropriate control signals to the former 22 in order to ensure the optimal load mode of the minihydroelectric plant.

Крім того перший мікропроцесор 16 формує відповідні сигнали управління на редуктор 7 з метою забезпечення оптимального режиму роботи мінігідроелектростанції в залежності від змінюючих умов. Відповідні дані з першого мікропроцесора 16 через лінію зв'язку та через комутатор 18 поступають на другий мікропроцесор р, який являється головною частиною дистанційного пульту 11 управління. Оператор за допомогою індикатора та пульта 21 вводу даних отримує визначену інформацію з гідроелектростанції та подає необхідні сигнали - управління. Комутатор 18 забезпечує можливість підключення до одного і того ж дистанційного пульту 11 управління п мінігідроелектростанцій, розташованих на відстані у визначеному мікрорайоні великого міста. Це поліпшує рентабельність використання одночасно п мінігідроелектростанцій, які в умовах зростаючої -- зо енергетичної кризи повинні знизити коштовність споживаємої електроенергії на постачання необхідної кількості води. сIn addition, the first microprocessor 16 generates appropriate control signals for the reducer 7 in order to ensure the optimal mode of operation of the mini-hydroelectric plant depending on the changing conditions. Corresponding data from the first microprocessor 16 through the communication line and through the switch 18 are sent to the second microprocessor p, which is the main part of the remote control panel 11. The operator receives the specified information from the hydroelectric power station with the help of the indicator and the data input panel 21 and provides the necessary control signals. The switch 18 provides the possibility of connecting to the same remote control panel 11 for controlling n mini-hydroelectric plants located at a distance in a certain microdistrict of a large city. This improves the profitability of simultaneously using n mini-hydroelectric plants, which in the conditions of the growing energy crisis should reduce the cost of the consumed electricity for the supply of the required amount of water. with

Джерела інформації: ї- 1. МПК гОЗВ 13/10; ЕОЗВ 3/00 Гідроенергетичний модуль. Патент України Мо 12666 від 15.02.2006р. 2. МПК ГОЗВ 5/00 Мінігідроелектростанція. Патент України Мо 22584 від 25.04.2007р. - соSources of information: i- 1. МПК гОЗВ 13/10; EOZV 3/00 Hydropower module. Patent of Ukraine No. 12666 dated February 15, 2006. 2. IPC GOZV 5/00 Minihydroelectric power station. Patent of Ukraine No. 22584 dated 04/25/2007 - co

Claims

The formula of the invention

1. A mini-hydroelectric power plant, which contains a flow case with sequentially located input, turbine and output compartments, a curvilinear baffle, a turbine wheel with an output shaft installed in the turbine 7 compartment, an electric generator, an automatic control system of the power unit, which differs in that at the entrance from the flow housing, a storage tank is introduced together with the inlet pipes for draining waste water, at the outlet of the tank, at the beginning of the flow housing, a curvilinear confusor is installed directly in front of the turbine wheel, the flow housing is connected to the sewage system.

2. A mini-hydroelectric power plant according to claim 1, which is characterized by the fact that the automatic control system with the power unit includes a reducer with electronic control installed between the turbine wheel and the electric generator, a matching module, a system for connecting to the consumer's electrical network and - a remote control panel, and the turbine wheel kinematically connected through a gearbox with electronic control to an electric generator, the electrical output of which is connected to the first input of the matching 5r Module, to the second input of which the electrical output of the storage tank is connected, the first output of the matching module is connected to the input of the gearbox with electronic control, the second output - the system also includes the connection of the consumer's electrical network, in addition, the coordinating module is connected to the remote control panel through a two-wire communication line.

3. Mini-hydroelectric power plant according to claim 2, which is characterized by the fact that the coordinating module contains the first and second microprocessors, a communication line switch, an indicator and a data input panel, a water level meter in a storage tank, a technical diagnostics module, a power meter, and a meter of electricity produced , a timer, a gear control signal generator, a fire protection control signal sensor, and the outputs from the water level meter in the tank, from the technical diagnostics module, from the power meter of the produced electricity, from the timer and from the fire protection control signal sensor are respectively connected with the first, because the second, third, fourth and fifth inputs of the first microprocessor, the sixth input and the first output of which are respectively connected via a communication line switch to the first output and the first input of the second microprocessor located at a distance, the second input and output which are connected to the indicator and the data input panel, and the first and second outputs of the first microprocessor in respectively connected to the generators of the reducer control signals and the signals of the consumer's electrical network connection system. b5