WO2012177182A9 - Каскад деривационных гидроэлектростанций - Google Patents
Каскад деривационных гидроэлектростанций Download PDFInfo
- Publication number
- WO2012177182A9 WO2012177182A9 PCT/RU2012/000483 RU2012000483W WO2012177182A9 WO 2012177182 A9 WO2012177182 A9 WO 2012177182A9 RU 2012000483 W RU2012000483 W RU 2012000483W WO 2012177182 A9 WO2012177182 A9 WO 2012177182A9
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- channel
- reservoir
- dam
- cascade
- diversion
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/08—Machine or engine aggregates in dams or the like; Conduits therefor, e.g. diffusors
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B9/00—Water-power plants; Layout, construction or equipment, methods of, or apparatus for, making same
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Definitions
- the invention relates to the field of hydropower and can be used in the design, construction and operation of derivational power plants with a capacity of up to 100 MW.
- a derivation is considered to be a hydroelectric power station, in which the pressure on the hydraulic turbines is carried out by the water stream brought to them through a pipeline, channel or tunnel. It is possible to install hydroturbines of derivational power plants in the water flow of rivers, both plain and mountain. At the same time, water turbines are installed on ships, pontoons or floats in the water flow of flat rivers. On mountain rivers, it is advisable to install reinforced concrete trays in suitable places and assemble hydraulic turbines inside them.
- the construction of derivational power plants and their operation can significantly reduce the cost of the electricity generation process, maintain the ecological cleanliness of the area, save fuel by reducing the number of thermal power plants, and save thermal assemblies at nuclear power plants. All this is achieved through the use of kinetic energy of existing and unused water flows.
- the disadvantage of the analogue is the technological complexity of placing hydraulic turbines on a sealed pressure pipe, made in the form of a pipe.
- a bypass reinforced concrete channel joins the river, the bottom of which is located several meters below the level of the river.
- a retaining dam is built, on which hydraulic turbines and electric generators are installed.
- a series of derivational hydroelectric power plants was built on the canal itself. Water from the river flows into the bypass channel and rotates the hydraulic units, flowing along the inclined bottom of the bypass channel, and flows into the river.
- the objective of the invention is the location of the cascade of derivational power plants in the channel of the water flow, merging through the floodgates of the dam, forming a reservoir.
- the technical result of the proposed invention is to increase the economic efficiency of the cascade of hydroelectric power plants.
- the technical result is achieved by the fact that in a cascade of derivative hydroelectric power plants containing a reservoir, a dam, a reinforced concrete channel, hydraulic turbines sequentially installed in the channel, electric generators, according to the invention, the reinforced concrete channel is installed in the lower pool of the dam forming the reservoir, the distance from the diametrical dimensions of the hydraulic turbines to the upper edge of the channel makes up one third of the channel depth, electric generators are installed outside the channel on the side of it, the channel slope relative to the upper pool is from 0.5 d about 40 degrees.
- Performing a distance from the diametric dimensions of the hydraulic turbines to the upper edge of the channel equal to one third of the channel depth provides local elevation of the water flow level above the hydraulic turbines due to the friction of the latter against the hydraulic turbines, which prevents the hydraulic turbines from freezing ice on them and ensures all-weather operation of hydroelectric power stations, and as a result - increasing the economic efficiency of their work.
- Laboratory tests conducted by the applicant on a cascade model showed that the distance from the diametrical dimensions of the hydraulic turbines to the upper edge of the channel greater than one third of the channel depth is impractical, since this increases the height of the channel and the consumption of material for its manufacture without further raising over hydroturbines level water flow.
- Performing the above distance less than one third of the depth of the channel leads to spraying the water of the stream and overlapping it through the channel walls in the region of the turbines, getting wet the windings of the electric generators and their failure, as well as to erosion of the soil adjacent to the channel walls.
- the location of the power generators outside the channel on the side of it ensures the accessibility of maintenance personnel to them, which facilitates the maintenance, repair and replacement of power generators, reduces the cost of these works, and as a result, increases the economic efficiency of hydropower plants.
- Performing the specified slope greater than 40 degrees causes splashing of the water stream moving at high speed due to impacts on the body of the turbines, which causes the windings of the electric generators to get wet and fail, as well as the erosion of the soil adjacent to the channel walls.
- the invention is illustrated by drawings.
- FIG. 1 is a schematic diagram of a cascade of derivational power plants.
- FIG. 2 shows a section A-A in FIG. one.
- a reinforced concrete channel 2 with a roof 3 is installed in the lower pool of the existing dam 1, forming a reservoir.
- Channel 2 is made with a slope from 0, 5 to 40 degrees relative to the upper pool.
- Hydraulic turbines 5 are installed in channel 2 on bearings 4. Electric generators are installed outside channel 2 and to the side of it 6. Shafts 7 of electric turbines 5 are connected to shafts 8 of electric generators 6 by couplings 9.
- the water stream from the existing reservoir through the dam 1 is discharged down into the reinforced concrete channel 2 and, flowing along the bottom of the channel, rotates the hydraulic turbines 5 and electric generators 6. Generated electricity is supplied by wire to the existing electric networks.
- the proposed cascade of derivational power plants will find wide application in hydraulic engineering and will help reduce the cost of generated electricity, as well as reduce the number of thermal power plants and nuclear power plants.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гидроэнергетики и может применяться при проектировании, сооружении и эксплуатации деривационных электростанций мощностью до 100 МГвт. Задачей изобретения является расположение каскада деривационных электростанций в русле водного потока, сливающегося через шлюзы плотины, образующей водоём. Техническим результатом предложенного изобретения является повышение экономической эффективности каскада гидроэлектростанций. В каскаде деривационных гидроэлектростанций, содержащем водоём, плотину, железобетонный канал, гидротурбины, последовательно установленные в канале, электрогенераторы, согласно изобретения железобетонный канал установлен в нижнем бьефе плотины, образующей водоём, расстояние от диаметральных габаритов гидротурбин до верхней кромки канала составляет одну треть глубины канала, электрогенераторы установлены вне канала сбоку от него, уклон канала относительно верхнего бьефа составляет от 0,5 до 40 градусов.
Description
Каскад деривационных гидроэлектростанций
Изобретение относится к области гидроэнергетики и может применяться при проектировании, сооружении и эксплуатации деривационных электростанций мощностью до 100 МГвт.
Деривационной считается гидроэлектростанция, в которой напор на гидротурбины осуществляется водным потоком, подведенным к ним по трубопроводу, каналу или тоннелю. Возможна установка гидротурбин деривационных электростанций в водном потоке рек, как равнинных, так и горных. При этом в водном потоке равнинных рек гидротурбины устанавливают на кораблях, понтонах или поплавках. На горных реках целесообразно в подходящих местах устанавливать железобетонные лотки и внутри них монтировать гидротурбины. Сооружение деривационных электростанций и их эксплуатация позволяют значительно удешевить процесс выработки электроэнергии, сохранить экологическую чистоту местности, экономить топливо за счет сокращения количества ТЭЦ, экономить тепловые сборки на АЭС. Всё это достигается за счет использования кинетической энергии существующих и не используемых водных потоков.
Известен каскад деривационных электростанций по патенту RU 2050434, который предусматривает размещенную в водоёме водозаборную часть, соединенную с герметичным водоводом, выполненным в виде трубы, на котором последовательно расположены гидроагрегаты.
Недостатком аналога является технологическая сложность размещения гидротурбин на герметичном напорном водоводе, выполненном в виде трубы.
Известен каскад деривационных гидроэлектростанций по патенту RU 1828940, принятый за прототип.
По прототипу к реке присоединяется обводной железобетонный канал, дно которого расположено на несколько метров ниже уровня реки. В месте присоединения канала к реке строится подпорная плотина, на которой установлены гидротурбины и электрогенераторы. На самом канале построена серия деривационных гидроэлектростанций. Вода из реки впадает в обводной канал и вращает гидроагрегаты, протекая по наклонному днищу обводного канала, и вытекает в реку.
Недостатками прототипа являются:
сооружение подпорной плотины, участвующей в образовании нижнего бьефа и в тоже время не образующей водоёма и не повышающей его уровня, так как река является уже существующим водоёмом, что снижает экономическую эффективность проекта;
- установка электрогенераторов непосредственно в железобетонном канале рядом с гидротурбинами, что осложняет техническое обслуживание, ремонт и замену электрогенераторов, увеличивает расходы на содержание электростанций;
- возможность выхода из строя гидротурбин в результате намерзания на них льда в зимнее время года, что снижает время работы гидроэлектростанций и экономические показатели за счет прекращения выработки электроэнергии.
Задачей изобретения является расположение каскада деривационных электростанций в русле водного потока, сливающегося через шлюзы плотины, образующей водоём.
Техническим результатом предложенного изобретения является повышение экономической эффективности работы каскада гидроэлектростанций.
Технический результат достигается тем, что в каскаде деривационных гидроэлектростанций, содержащем водоём, плотину, железобетонный канал, гидротурбины, последовательно установленные в канале, электрогенераторы, согласно изобретебния железобетонный канал установлен в нижнем бьефе плотины, образующей водоём, расстояние от диаметральных габаритов гидротурбин до верхней кромки канала составляет одну треть глубины канала, электрогенераторы установлены вне канала сбоку от него, уклон канала относительно верхнего бьефа составляет от 0, 5 до 40 градусов.
Установка железобетонного канала в нижнем бьефе плотины, образующей водоём, снижает стоимость проекта установки каскада деривационных электростанций, так как при этом нет необходимости сооружения подпорной плотины. .. ,
Выполнение расстояния от диаметральных габаритов гидротурбин до верхней кромки канала, равным одной трети глубины канала, обеспечивает местное поднятие над гидротурбинами уровня водного потока за счет трения последнего о гидротурбины, что предохраняет гидротурбины от намерзания на них льда и обеспечивает всепогодность работы гидроэлектростанций, и как результат - повышение экономической эффективности их работы. Лабораторные испытания, проведенные заявителем на модели каскада, показали, что выполнение расстояния от диаметральных габаритов гидротурбин до верхней кромки канала большим, чем одна треть глубины канала, нецелесообразно, так как при этом увеличиваются габариты канала по высоте и расход материала на его изготовление без дальнейшего поднятия над
гидротурбинами уровня водного потока. Выполнение указанного выше расстояния меньшим, чем одна треть глубины канала, приводит к разбрызгиванию воды потока и перехлёсту его через стенки канала в районе гидротурбин, промоканию обмоток электрогенераторов и выходу их из строя, а также к размыванию грунта, примыкающего к стенкам канала.
Расположение электрогенераторов вне канала сбоку от него обеспечивает доступность к ним обслуживающего персонала, что облегчает техническое обслуживание, ремонт и замену электрогенераторов, снижает стоимость этих работ, и как результат - повышает экономическую эффективность работы гидроэлектростанций.
Лабораторные испытания, проведенные заявителем на модели каскада, показали, что выполнение уклона канала относительно верхнего бьефа от 0,5 до 40 градусов обеспечивает установку в канале рационального числа последовательно расположенных гидротурбин на заданной длине участка канала, что увеличивает суммарную мощность каскада гидроэлектростанций и повышает экономическую эффективность его работы. Выполнение уклона канала относительно верхнего бьефа меньшим, чем 0, 5 градусов, приводит к перехлёсту воды через стенки канала при аварийных сбросах воды через плотину водоёма, например, при значительных дождевых ливнях за счет того, что уклон, меньший 0,5 градусов, не обеспечивает скорости водного потока, необходимой для сброса дополнительного объёма воды. Выполнение указанного уклона большим, чем 40 градусов, вызывает разбрызгивание движущегося с большой скоростью водного потока за счет ударов его о тела гидротурбин, что вызывает промокание обмоток электрогенераторов и выход их из строя, а также размывание грунта, примыкающего к стенкам канала.
Сущность изобретения поясняется рисунками.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема каскада деривационных электростанций.
На фиг. 2 изображен разрез А- А на фиг. 1.
В нижнем бьефе существующей плотины 1, образующей водоём, установлен железобетонный канал 2 с крышей 3. Канал 2 выполнен с уклоном относительно верхнего бьефа от 0, 5 до 40 градусов. В канале 2 на подшипниках 4 установлены гидротурбины 5. Вне канала 2 и сбоку от него установлены электрогенераторы 6. Валы 7 электротурбин 5 соединены с валами 8 электрогенераторов 6 муфтами 9.
Водный поток из существующего водоёма через плотину 1 сбрасывается вниз в железобетонный канал 2 и, протекая по днищу канала, вращает гидротурбины 5 и электрогенераторы 6. Генерируемая электроэнергия подается по проводам в существующие электросети.
Предложенный каскад деривационных электростанций найдет широкое применение в гидротехнике и будет способствовать снижению стоимости генерируемой электроэнергии, а также снижению числа ТЭЦ и АЭС.
Claims
Ф О Р М У Л А
Каскад деривационных гидроэлектростанций, содержащий водоём, плотину, железобетонный канал, гидротурбины, последовательно установленные в канале, электрогенераторы, отличающийся тем, что железобетонный канал установлен в нижнем бьефе плотины, образующей водоём, расстояние от диаметральных габаритов гидротурбин до верхней кромки канала составляет одну треть глубины канала, электрогенераторы установлены вне канала сбоку от него, уклон канала относительно верхнего бьефа составляет от 0,5 до 40 градусов.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125504 | 2011-06-21 | ||
| RU2011125504 | 2011-06-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2012177182A1 WO2012177182A1 (ru) | 2012-12-27 |
| WO2012177182A9 true WO2012177182A9 (ru) | 2013-02-21 |
Family
ID=47422809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2012/000483 WO2012177182A1 (ru) | 2011-06-21 | 2012-06-21 | Каскад деривационных гидроэлектростанций |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2012177182A1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016020933A1 (en) * | 2014-08-08 | 2016-02-11 | Balaiah Mallikarjuna CHALLA | A system for generating hydrokinetic power from a subcritical channel |
| CN105386927A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-03-09 | 成都特普瑞斯节能环保科技有限公司 | 低冲击稳压缓冲式水力发电系统 |
| CN106373030A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-01 | 华北电力大学 | 一种流域梯级水电站优化调度的方法及装置 |
| CN107239615A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-10-10 | 云南大学 | 一种水电站净水足迹评价计算方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103939272B (zh) * | 2014-04-16 | 2016-06-22 | 钟世杰 | 双向型全日连续潮汐发电系统 |
| CN105422372A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-23 | 朱安心 | 一种连续机组水力发电系统 |
| RS20171231A1 (sr) | 2017-11-25 | 2019-05-31 | Tomislav Tesla | Kaskadna hidroelektrana |
| CN111979990B (zh) * | 2020-07-26 | 2022-04-26 | 秦全贵 | 一种多级水利发电系统 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1828940C (ru) * | 1990-04-19 | 1993-07-23 | В.Г.Керов (Бб)Чугаев P.P. Гидротехнические сооружени , ч.И. Учеб. пособие дл студентов гмдро- технич. вузов. - М.: Агропромиздат, 1985, с.276, рис.27.1. | Деривационна гидроэлектростанци |
| JPH102276A (ja) * | 1991-05-16 | 1998-01-06 | Shunichi Okuno | 河川流等自然の流水力を勢力源とする発電装置 |
| RU2137941C1 (ru) * | 1998-02-06 | 1999-09-20 | Абаев Александр Дзахотович | Гидроэлектростанция |
| CN101294380A (zh) * | 2008-06-04 | 2008-10-29 | 杨长易 | 水电站二次连续梯级发电装置 |
| ES2328782B1 (es) * | 2009-06-24 | 2010-06-21 | Domingo Bengoa Saez De Cortazar | Dispositivo de aprovechamiento de la energia de las olas. |
-
2012
- 2012-06-21 WO PCT/RU2012/000483 patent/WO2012177182A1/ru active Application Filing
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016020933A1 (en) * | 2014-08-08 | 2016-02-11 | Balaiah Mallikarjuna CHALLA | A system for generating hydrokinetic power from a subcritical channel |
| US10158271B2 (en) | 2014-08-08 | 2018-12-18 | Challa Balaiah MALLIKARJUNA | System for generating hydrokinetic power from a subcritical channel |
| CN105386927A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-03-09 | 成都特普瑞斯节能环保科技有限公司 | 低冲击稳压缓冲式水力发电系统 |
| CN106373030A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-01 | 华北电力大学 | 一种流域梯级水电站优化调度的方法及装置 |
| CN107239615A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-10-10 | 云南大学 | 一种水电站净水足迹评价计算方法 |
| CN107239615B (zh) * | 2017-06-05 | 2019-06-07 | 云南大学 | 一种水电站净水足迹评价计算方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012177182A1 (ru) | 2012-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2012177182A9 (ru) | Каскад деривационных гидроэлектростанций | |
| Okot | Review of small hydropower technology | |
| Nasir | Design of micro-hydro-electric power station | |
| CN100562659C (zh) | 无坝水能发电系统 | |
| Gatte et al. | Hydro power | |
| CN201843122U (zh) | 水力发电站尾水余能处理装置 | |
| WO2010060504A2 (en) | Energy accumulation system and method | |
| Hunt et al. | Dams with head increaser effect: Harnessing potential and kinetic power from rivers with large head and flow variation | |
| KR200418822Y1 (ko) | 수력발전 장치 | |
| RU109230U1 (ru) | Каскад деривационных гидроэлектростанций | |
| RU111204U1 (ru) | Каскад деривационных гидроэлектростанций | |
| KR20070093225A (ko) | 수력발전 방법 및 장치 | |
| RU105314U1 (ru) | Закрытый трубчатый энерговодосброс на плотинах гидроэлектростанций | |
| CN201614576U (zh) | 管束式发电用自然引水装置 | |
| CN208456765U (zh) | 一种承压水发电装置 | |
| RU2515695C2 (ru) | Гидроэлектростанция конвейерного типа | |
| RU101461U1 (ru) | Гидроударная электростанция | |
| WO2011066676A1 (zh) | 利用流水的多极发电装置 | |
| RU2742698C1 (ru) | Блок-модульная приливная гидроэлектростанция | |
| JP2012145090A (ja) | 人工水路式水車発電機による発電方法と海水干満式水車発電機による発電方法と人工水路式水車発電機と海水干満式水車発電機と下掛け水車発電機用の人工水路と人工水路式灌漑用水車。 | |
| CN108798967A (zh) | 一种承压水发电方法 | |
| RU149717U1 (ru) | Гидроэлектростанция | |
| Devi | HYDRO-POWER-A CLEAN AND RENEWABLE ENERGY SOURCE | |
| RU2671681C1 (ru) | ГЭС, вырабатывающая электроэнергию от холостого водосброса | |
| KR101338950B1 (ko) | 태양광 보완 우수활용 발전장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12802069 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 12802069 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |