ВЕТРОГИДРОАККУМУЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 1998 года по МПК F03D9/02 

Изобретение относится к ветро- и гидроэнергетике и может быть использовано для целей электрификации небольших поселков, предприятий и фермерских хозяйств, а также в водоподъемных устройствах большой производительности для целей водоснабжения и орошения.

Известна ветрогидроаккумулирующая электростанция (ВГАЭС), содержащая водоподъемное устройство, соединенное с нижним бассейном, роль которого выполняет зона грунтовых вод, и верхним бассейном, роль которого выполняет резервуар, в верхней части которого расположен ветровой двигатель, соединенный с водоподъемным устройством, и ГЭС со сбросом отработанной воды в открытый водоем, соединенную с резервуаром.

Недостатками этой ВГАЭС являются отсутствие аккумулирующих бассейнов, обеспечивающих работу ГЭС при наличии ветра недостаточной силы и при отсутствии ветра, выполнение водоподъемных устройств без агрегатов и узлов, обеспечивающих многоступенчатость и непрерывность работы, что ограничивает диапазон рабочих скоростей ветра, так как ветер в этом случае должен обладать силой, достаточной для подъема воды на полную высоту, со скоростью, обеспечивающей непрерывную работу гидроагрегата, использование в качестве нижнего бассейна притока подземных вод в опускной колодец, площадь которого ограничена размерами водоподъемного устройства, а при таких площадях фильтрации можно ожидать малое поступление воды.

Известны водоподъемные устройства с элеваторами, соединенными с ветровым двигателем, причем элеваторы выполнены в виде одной или двух перфорированных прорезиненных лент.

Недостатком этих водоподъемных устройств является их низкая эффективность при создании агрегатов большой производительности из-за конструкции элеватора.

Цель изобретения - повышение КПД ветрогидроаккумулирующей электростанции за счет аккумулирующих бассейнов и увеличения диапазона рабочих скоростей ветра в результате применения нового водоподъемного устройства большой производительности, работающего по двухступенчатой схеме.

Поставленная цель достигается тем, что ветрогидроаккумулирующая электростанция, содержащая низконапорную гидроэлектростанцию (ГЭС), сообщенную с верхним аккумулирующим бассейном, водоподъемное устройство, соединенное с нижним и верхним аккумулирующими бассейнами и резервуаром, в верхней части которого расположен ветровой двигатель, соединенный с элеваторами через редуктор, и резервуар, соединенный с высоконапорной подземной ГЭС, снабжена водоподъемным устройством, выполненным в виде башни с резервуаром демпферного типа в надземной части и в виде скважин в подземной части с элеваторами, соединенными с ветровым двигателем через двухступенчатый редуктор с переключаемыми зубчатыми передачами, причем элеваторы выполнены в виде шаровых поплавков-поршней, выполняющих роль подъемника воды, скользящих в вертикальных трубах-цилиндрах, имеющих створчатый затвор для промежуточной разгрузки воды, низконапорная и высоконапорная подземная ГЭС и резервуар демпферного типа объединены в один блок с водоподъемным устройством, а работа ее осуществляется по двухступенчатой схеме.

Сравнение заявленного технического решения с ближайшими аналогами и другими техническими решениями, известными в данной области техники, показало его соответствие критериям изобретения.

На фиг. 1 показана компоновка ветрогидроаккумулирующей электростанции с подземным расположением здания ГЭС; на фиг. 2 - план демпферного резервуара на верхнем уровне воды; на фиг. 3 - план водоподъемного устройства на верхнем уровне воды в верхнем бассейне; на фиг. 4 - план низконапорной и высоконапорной ГЭС на уровне пола машзала; на фиг. 5 и 6 - схема нового водоподъемного устройства большой производительности, работающего по двухступенчатой схеме.

Ветрогидроаккумулирующая электростанция (ВГАЭС) содержит низконапорную гидроэлектростанцию (ГЭС) с гидроагрегатом 14, сообщенную с верхним аккумулирующим бассейном 11 гидроприводом 15, водоподъемное устройство (фиг. 5 и 6), соединенное с нижним аккумулирующим бассейном 16 через туннельный реверсивный водовод 17, с верхним аккумулирующим бассейном 11 через створчатый затвор 13 и трубой-цилиндром 7, с резервуаром 8, в верхней части которого расположен ветровой двигатель, соединенный с элеваторами через редуктор 3, и резервуар 8, соединенный трубопроводом 9 с гидроагрегатами 10 высоконапорной подземной ГЭС, ВГАЭС снабжена водоподъемным устройством (фиг. 5 и 6), выполненным в виде башни 18 с резервуаром демпферного типа 8 в надземной части и в виде скважин в подземной части с элеваторами, соединенными с ветровым двигателем через двухступенчатый редуктор 3 с переключаемыми зубчатыми передачами, причем элеваторы выполнены в виде шаровых поплавков-поршней 5, выполняющих роль подъемника воды, скользящих в вертикальных трубах-цилиндрах 7, имеющих створчатый затвор 13 для промежуточной разгрузки воды. Низконапорная и высоконапорная подземная ГЭС и резервуар демпферного типа объединены в один блок с водоподъемным устройством, а работа ее осуществляется по двухступенчатой схеме.

Работа ВГАЭС осуществляется следующим образом в зависимости от силы ветра.

При наличии ветра достаточной силы работают гидроагрегаты 10 высоконапорной ГЭС (вторая ступень) на напоре и расходах демпферного резервуара 8. Количество вырабатываемой электроэнергии определяется силой ветра и соответственно объемами воды, подаваемой водоподъемным устройством (фиг. 5 и 6) в демпферный резервуар 8. Каждый гидроагрегат 10 работает в пределах оптимально выбранных расходов воды.

Описание работы ГЭС и ее гидроагрегатов общеизвестно, поэтому оно не приводится.

Водоподъемное устройство (фиг. 5 и 6) при этом работает следующим образом.

Ветроколесо 1, создавая крутящий момент на валу 2, через двухступенчатый редуктор 3 с переключаемыми зубчатыми передачами сообщает вращательное движение приводному валу 4 элеватора, шаровые поплавки-поршни 5, перемещаясь вверх, забирают воду их камеры загрузки 6, проталкивают ее по вертикальной трубе-цилиндру 7 в демпферный резервуар 8. При этом часть трубы-цилиндра 7 полностью загружена водой, и поплавки-поршни 5 выполняют роль подъемника воды. Из демпферного резервуара 8 по напорному трубопроводу 9 вода подается на гидроагрегаты 10 для выработки электроэнергии, излишки воды сливаются в верхний бассейн 11 через сливную трубу 12. Производительность водоподъемного устройства определяется скоростью ветра, а регулировка ее осуществляется за счет изменения числа оборотов ветроколеса 1 и двухступенчатого редуктора 3 с переключаемыми зубчатыми передачами, позволяющего раздельное включение в работу элеваторов. Регулирование числа оборотов ветроколеса 1 достигается поворотом его лопастей и переключением двухступенчатого редуктора 3. Установка ветроколеса 1 на ветер осуществляется при помощи хвоста и электромотора. Запуск ветроколеса 12 производится на малых оборотах и малой скорости элеваторов. При этом элеваторы включаются поочередно.

При наличии ветра недостаточной силы работает гидроагрегат 14 низконапорной ГЭС (первая ступень) на ранее саккумулированных объемах воды в верхнем бассейне 11 и на воде, поступающей от водоподъемного устройства через створчатый затвор 13.

При отсутствии ветра работает гидроагрегат 14 на ранее саккумулированной воде в верхнем бассейне 11.

Изобретение относится к ветро- и гидроэнергетике и может быть использовано для целей электрификации небольших поселков, предприятий и фермерских хозяйств, а также в водоподъемных устройствах большой производительности для целей водоснабжения и орошения. ВГАЭС содержит низконапорную ГЭС, сообщенную с верхним аккумулирующим бассейном, водоподъемное устройство (ВУ), соединенное с нижним и верхним аккумулирующими бассейнами и резервуаром, в верхней части которого расположен ветровой двигатель (ВД), соединенный с элеваторами (Э) через редуктор, и резервуар, соединенный с высоконапорной подземной ГЭС. ВГАЭС снабжена ВУ, выполненным в виде башни с резервуаром демпферного типа в надземной части и в виде скважин в подземной части с Э, соединенными с ВД через двухступенчатый редуктор с переключаемыми зубчатыми передачами, причем Э выполнены в виде шаровых поплавков-поршней, выполняющих роль подъемника воды, скользящих в вертикальных трубах-цилиндрах, имеющих створчатый затвор для промежуточной разгрузки воды. Низконапорная и высоконапорная подземная ГЭС и резервуар демпферного типа объединены в один блок с ВУ, а работа ее осуществляется по двухступенчатой схеме. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Ветрогидроаккумулирующая электростанция, содержащая низконапорную гидроэлектростанцию (ГЭС), сообщенную с верхним аккумулирующим бассейном, водоподъемное устройство, соединенное с нижним и верхним аккумулирующими бассейнами и резервуаром, в верхней части которого расположен ветровой двигатель, соединенный с элеваторами через редуктор, и резервуар, соединенный с высоконапорной подземной ГЭС, отличающаяся тем, что ее водоподъемное устройство выполнено в виде башни с резервуаром демпферного типа в надземной части и в виде скважин в подземной части с элеваторами, соединенными с ветровым двигателем через двухступенчатый редуктор с переключаемыми зубчатыми передачами, причем элеваторы выполнены в виде шаровых поплавков-поршней, выполняющих роль подъемника воды, скользящих в вертикальных трубах-цилиндрах, имеющих створчатый затвор для промежуточной разгрузки воды. 2. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что низконапорная и высоконапорная подземная ГЭС и резервуар демпферного типа объединены в один блок с водоподъемным устройством, а работа ее осуществляется по двухступенчатой схеме.