ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ НА ПОТОКЕ Российский патент 2000 года по МПК F03B13/00 

Изобретение относится к области гидроэнергетики и предназначено для использования кинетической энергии потока воды и получения электрической энергии.

Известны гидроэлектростанции с высотными плотинами большой протяженности, например. Волжские, Усть-Илимская, Братская и др. Данные гидроэлектростанции имеют длительный срок строительства и требуют большого расхода средств, при этом происходит затопление больших территорий.

Известна бесплотинная гидроэлектростанция, принятая в качестве прототипа, преобразующая кинетическую энергию проточной воды в электрическую агрегатами, закрепленными на горизонтальных рамах и имеющими лопасти для восприятия воздействия потока (см. заявку Великобритании 1513268, МПК 7 F 03 B 7/00, 1978).

В данной гидроэлектростанции рамы с агрегатами неподвижно закреплены в опорах, что не позволяет отслеживать уровень воды в русле и добиваться оптимального погружения лопастей агрегатов.

Задачей изобретения является использование кинетической энергии проточной воды при производстве электроэнергии путем расположения над руслом реки (канала) сборной конструкции гидроэлектростанции, имеющей возможность перемещаться в вертикальном положении и быть закрепленной на уровне, обеспечивающем оптимальное погружение лопастей агрегатов.

Данный технический результат достигается за счет того, что гидроэлектростанция содержит сборные конструкции с береговыми опорами, заделанными в грунт, в ущельях и к стенам. Опоры снабжены направляющими, в которые свободно заведены опорные части рам, которые расположены над потоком, к ним снизу жестко прикреплены осями агрегаты, с которыми рамы способны в направляющих перемещаться по вертикали и быть закрепленными, когда обеспечено необходимое погружение лопастей агрегатов в поток, причем между рамами, для восприятия горизонтальных нагрузок, поставлены горизонтальные связи, а при большой ширине потока рамы поверху снабжены пространственной, ужесточающей их в вертикальном направлении, ферменной конструкцией. При расположении гидроэлектростанции в местах плеса для нее выделяется участок быстротока, который направлен стенами с образованием русла, причем для повышения скорости потока на входе в зону гидроэлектростанции может быть укреплен регулятор, уменьшающий сечение, а ложе выполнено волнистого профиля.

Изобретение поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 изображен вид сверху на гидроэлектростанцию, на фиг. 2 - продольный разрез 1-1 фиг. 1, на фиг. 3 - поперечный разрез 2-2 фиг. 1, на фиг. 4 представлено сечение 3-3 фиг. 1, а на фиг. 5 - вид по стрелке А фиг. 4.

Гидроэлектростанция располагается над руслом реки (потоком) и состоит из конструкции, несущей подвешенные к ней агрегаты 1 с жестким закреплением их осей 2 к поперечным элементам рамы 3.

Конструкция, несущая агрегаты 1, состоит из береговых опор 4 с закрепленными на них направляющими 5, в которые свободно заведены конечные опоры рам 3, способных перемещаться в них по вертикали и закрепляться на требуемом уровне 6 относительно зеркала воды (ЗВ) в русле реки 7.

При большой ширине реки (lp) рама снабжается ужесточающей конструкцией из стержней 9 и 10, причем образуется пролетное строение, береговые опоры 4 заделываются в грунт, в реке стенами выгораживается часть с быстротоком течения и при необходимости выполняется искусственное днище 11 с соответствующим уклоном.

Для увеличения скорости вращения роторов агрегатов 1 устанавливается регулирующее устройство 8 и набетонка днища 11 волнистого профиля, сужающие проход воды и увеличивающие скорости потока от W до W₁. Поток воды (W₁) воздействует на лопасти агрегатов 1, выполненных с совмещенными функциями - электрогенератора и электродвигателя, со статором, жестко закрепленным на оси 2, и ротором, способным вращаться вокруг статора, вырабатывая электроэнергию. Лопасти гидроагрегатов 1 могут быть сменными.

При строительстве гидроэлектростанции не требуется строительства высоких плотин и создания больших водохранилищ, возводимых в длительные сроки, требующих больших затрат средств, отрицательно влияющих на использование территорий, а также на климат в местах их возведения.

Имеется возможность строительства на водосливах ранее выстроенных ГЭС с высокими плотинами на оросительных системах и др., обладающих неиспользованной кинетической энергией.

Размещение гидроэлектростанций может выполняться с приближением их к местам потребления электроэнергии, что сократит длину линий электропередачи.

При использовании изобретения производятся изыскания, определяющие места строительства, где имеются максимальные скорости потоков рек и лучшие условия возведения и работы строительных конструкций.

По этим данным подбираются агрегаты 1 и связанные с ними строительные решения, обеспечивающие сборность конструкций и индустриальность их возведения.

Для улучшения работы используется возможность некоторой корректировки русла реки, способствующей увеличению кинетической энергии ее потока.

Гидроэлектростанция предназначена для преобразования кинетической энергии потока воды в электрическую энергию. Конструкция гидроэлектростанции выполнена сборной. Береговые опоры заделаны в грунт (в ущельях и к стенам) и снабжены направляющими, в которые свободно заведены опорные части рам. Последние расположены над потоком, а к ним снизу жестко прикреплены осями агрегаты, с которыми рамы способны перемещаться в направляющих по вертикали и могут быть закреплены, когда обеспечено необходимое погружение лопастей агрегатов в поток. Между рамами, для восприятия горизонтальных нагрузок, установлены горизонтальные связи. При большой ширине потока рамы поверху снабжены пространственной конструкцией, выполненной в виде фермы, обеспечивающей жесткость в вертикальном направлении. Конструкция гидроэлектростанции позволяет обеспечить оптимальное погружение агрегатов. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Гидроэлектростанция на потоке, преобразующая кинетическую механическую энергию проточной воды в электрическую агрегатами, имеющими лопасти для восприятия воздействия потока, закрепленными на горизонтальных рамах, отличающаяся тем, что ее конструкция сборная, береговые опоры заделаны в грунт (в ущельях и к стенам) и снабжены направляющими, в которые свободно заведены опорные части рам, которые расположены над потоком, к ним снизу жестко прикреплены осями агрегаты, с которыми рамы способны в направляющих перемещаться по вертикали и быть закрепленными, когда обеспечено необходимое погружение лопастей агрегатов в поток, причем между рамами, для восприятия горизонтальных нагрузок, поставлены горизонтальные связи, а при большой ширине потока рамы поверху снабжены пространственной, ужесточающей их в вертикальном направлении, ферменной конструкцией. 2. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что при устройстве ее в местах плеса для нее выделен участок быстротока, направлен стенами с образованием русла. 3. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что для повышения скорости потока, на входе его в зону станции, укреплен регулятор, уменьшающий сечение, а ложе выполнено волнистого профиля.