БЕСПЛОТИННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ РЕЗЕРВУАРОМ Российский патент 2010 года по МПК E02B9/00 

Описание патента на изобретение RU2381329C2

Предлагаемое изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к деривационным ГЭС, и может быть применено для получения энергии реки без нарушения ее гидрологических характеристик и экологии как самой реки, так и прилегающей к ней местности.

Известны гидроэлектростанции (ГЭС), в которых напор ГЭС создается концентрацией падения реки на используемом участке деривацией, когда вода в начале используемого участка реки отводится из речного русла водоводом (почти всегда это отрытый канал) с уклоном, значительно меньшим, чем средний уклон реки за счет спрямления изгибов и поворотов русла. Конец деривации подводят к месту расположения здания ГЭС. Отработанная вода либо возвращается в реку, либо подводится к следующей деривации ГЭС (Аргунов П.П. Гидроэлектростанции. Киев. 1960 г.).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является бесплотинная ГЭС с промежуточным резервуаром, включающая напорный водовод с водозабором в реке и затвором, промежуточный резервуар, где установлен успокоитель потока (RU, №2162914, М.кл.7: Е02В 9/00, 1998 г.).

Недостатком прототипа является отсутствие основных параметров конструкции, обеспечивающих эффективность строительства и эксплуатации ГЭС, а также увеличение земляных и бетонных работ и расхода материалов.

Задачей изобретения является определение основных конструктивных соотношений параметров, обеспечивающих экономическую эффективность строительства и эксплуатации деривационных ГЭС и снижение затрат на строительство.

Сущность изобретения заключается в том, что резервуар содержит гаситель в виде колодца из железобетонных колец, который прикреплен к внутренней стенке резервуара и связан через затворы с напорным водоводом, причем длина питающего водовода (L) определяется отношением проектной высоты напора (Н) в башне к среднему уклону (i) на используемом участке реки, выше по течению, причем площадь поперечного сечения промежуточного резервуара-башни должна быть не менее 4-кратной величины общей площади поперечного сечения питающих напорных водоводов, снабженных затворами, а выпуски воды из промежуточного резервуара-башни на гидротурбины не должны превышать общей площади сечения питающего напорного водовода. Пропускная способность питающего напорного водовода (водоводов) рассчитана из условия пропуска минимального среднегодичного расхода реки.

Изобретение поясняется чертежом где:

1 - водозабор в реке;

2 - питающий напорный водовод от водозабора до промежуточного резервуара с возможностью его размещения в русле реки;

3 - промежуточный резервуар-башня с гасителем;

4 - колодезный гаситель во внутренней полости резервуара, примкнутый в зоне входа напорного водовода;

5 - водосброс (водовыпуск) из резервуара на турбины с затвором;

6 - гидротурбины;

7 - затворы-автоматы.

Исходя из технико-экономических соображений и равномерной работы станции, пропускная способность всех ниток (не менее двух) питающего напорного водовода рассчитана из условия пропуска минимального среднегодичного расхода реки.

Из условия стабильности работы ГЭС и сбросной системы площадь поперечного сечения колодезного гасителя потока выбрана из условия не менее 4-кратной величины площади поперечного сечения всех питающих водоводов. Водовыпуски 5 за зданием ГЭС обеспечивают подачу воды из промежуточного резервуара 3 на гидротурбины 6, причем общая площадь поперечного сечения всех водовыпусков 5 не должна превышать площади сечения питающих водоводов 2.

Напорная деривационная ГЭС работает следующим образом.

Вода, поступающая по питающему напорному водоводу 2 (не менее двух ниток) от водозабора 1, выше по реке и размещенного вне русла реки, попадает в промежуточный резервуар-башню 3 и выходит из него в устойчивом режиме, благодаря гасителям 4 в виде колодца железобетонных колец расчетного диаметра и высоты, а по трубчатым водовыпускам 5 попадает на лопасти гидротурбин 6 или на другие устройства, обеспечивающие работу гидротурбин.

Заявленное предложение имеет следующие новые технические результаты: при значительно меньшей стоимости по сравнению с плотинными ГЭС и существующими видами деривации обеспечивается стабилизация колебания уровней воды в реке в месте выхода отводящей деривации (водозабора) и выравнивание напора воды, поступающего на лопасти гидротурбины или на другие устройства, усиливающие воздействие напора на гидротурбины, из промежуточного резервуара-башни. Отпадает необходимость строительства: деривационных каналов и плотин, шлюзов и рыбопропускников, нет надобности в затоплении территории, что необходимо при возведении малых плотинных ГЭС.

Подобные башенные ГЭС могут размещаться вдоль рек по обеим берегам или вдали от рек, в ущельях горных потоков или на берегах морей, на искусственных островах и атоллах, но ближе к потребителю. Трубы напорной деривации могут размещаться от водозабора по береговому урезу реки или в самой реке, если она не судоходна, что резко уменьшает земляные и строительные работы. Башенная ГЭС исключает холостые сбросы, так как ГЭС употребляет только необходимое количество воды для работы гидротурбин. Все паводковые воды уходят естественным путем по основному руслу реки. Если башенная ГЭС размещена у горного потока или реки, то ей не страшны селевые и ливневые сходы, так как ГЭС размещена за пределами их воздействия, а в защите от сели нуждается только водозабор. Чем больше уклон реки, тем короче напорный водовод или выше напорная башня и мощнее ГЭС, возможен каскад башенных ГЭС, размещение башен в каскаде может определяться положением потребителя энергии (поселка или предприятия) по отношению к реке, т.е. правый берег, левый берег или в отдалении на некотором расстоянии от нее. Это снижает протяженность линий электропередач, которые обычно подвержены воздействию стихии. Возможно при наличии одной башни, создавать каскад самих зданий ГЭС.

Все выше перечисленные условия и составляют экономическую эффективность при равных мощностях с плотинными ГЭС.

Похожие патенты RU2381329C2

название год авторы номер документа
ДЕРИВАЦИОННАЯ БЕСПЛОТИННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ С НАПОРНЫМ ВОДОВОДОМ 2012
  • Пациора Борис Юрьевич
  • Агнистов Валерий Анатольевич
RU2469148C1
ДЕРИВАЦИОННАЯ СКВАЖИННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ 2010
  • Елисеев Александр Дмитриевич
  • Нескоромных Вячеслав Васильевич
  • Павлюкова Елена Николаевна
RU2431015C1
БЕСПЛОТИННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ РЕЗЕРВУАРОМ 1998
  • Ушаков Г.Г.
  • Болтухин Н.Я.
RU2162914C2
ГИДРОСТАНЦИЯ С НАПОРНЫМ ВОДОВОДОМ И БОКОВЫМ ВОДОЗАБОРОМ 2008
  • Ушаков Григорий Германович
RU2448215C2
КАСКАДНАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ 2011
  • Минченко Александр Иосифович
  • Злобина Анаит Патвакановна
  • Спирин Евгений Анатольевич
RU2483159C1
СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА СЕЙСМОБЕЗОПАСНЫХ, СБЕРЕГАЮЩИХ РЕКИ И ЭКОЛОГИЮ, ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ 2012
  • Ушаков Григорий Германович
RU2514640C1
БЕСПЛОТИННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ ДЛЯ МЕСТНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 2009
  • Мосалёв Сергей Михайлович
  • Сыса Виктор Павлович
RU2405883C1
Водозаборное сооружение для приема воды из горных и предгорных рек для малых ГЭС 2018
  • Бабкин Александр Сергеевич
RU2694189C2
БЕСПЛОТИННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ 1998
  • Ушаков Г.Г.
  • Болтухин Н.Я.
RU2173745C2
ГЭС НА КОЛЬЦЕВОМ ПОТОКЕ ВОДЫ 2009
  • Яковенко Александр Леонидович
  • Жигуленко Иван Владимирович
  • Таран Дмитрий Геннадьевич
RU2396392C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 381 329 C2

Реферат патента 2010 года БЕСПЛОТИННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ РЕЗЕРВУАРОМ

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к возведению бесплотинных ГЭС. ГЭС содержит водозабор у реки, питающий напорный водовод от водозабора до промежуточного резервуара-башни. Промежуточный резервуар-башня содержит гаситель в виде колодца из железобетонных колец, который прикреплен к внутренней стенке резервуара-башни и связан через затворы с напорным водоводом, причем длина питающего напорного водовода (L) определяется отношением проектной высоты напора (Н) в резервуаре-башне к среднему уклону (i) на используемом участке реки, выше по течению, причем площадь поперечного сечения промежуточного резервуара-башни должна быть не менее 4-кратной величины общей площади поперечного сечения питающего напорного водовода, снабженного затворами, а выпуски воды из промежуточного резервуара-башни на гидротурбины не должны превышать общей площади сечения питающего напорного водовода. Изобретение повышает надежность работы гидроэлектростанции. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 381 329 C2

Бесплотинная ГЭС, содержащая водозабор у реки, питающий напорный водовод от водозабора до промежуточного резервуара-башни, отличающаяся тем, что промежуточный резервуар-башня содержит гаситель в виде колодца из железобетонных колец, который прикреплен к внутренней стенке резервуара-башни и связан через затворы с напорным водоводом, причем длина питающего напорного водовода (L) определяется отношением проектной высоты напора (Н) в резервуаре-башне к среднему уклону (i) на используемом участке реки выше по течению, причем площадь поперечного сечения промежуточного резервуара-башни должна быть не менее 4-кратной величины общей площади поперечного сечения питающего напорного водовода, снабженного затворами, а выпуски воды из промежуточного резервуара-башни на гидротурбины не должны превышать общей площади сечения питающего напорного водовода.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2381329C2

БЕСПЛОТИННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ РЕЗЕРВУАРОМ 1998
  • Ушаков Г.Г.
  • Болтухин Н.Я.
RU2162914C2
СПОСОБ ГАШЕНИЯ ЭНЕРГИИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПОТОКОВ ЖИДКОСТИ 1993
  • Зелькин Геннадий Германович
RU2049852C1
УРАВНИТЕЛЬНЫЙ РЕЗЕРВУАР НАПОРНОГО ДЕРИВАЦИОННОГО ВОДОВОДА ГЭС 1992
  • Арефьев Николай Викторович
  • Десфонтейнес Лев Николаевич
  • Касаткин Николай Васильевич
  • Костин Владимир Васильевич
  • Нейковский Артур Андреевич
RU2049196C1
Уравнительный резервуар 1983
  • Челидзе Владимир Викторович
  • Челидзе Зараб Владимирович
SU1109496A1
US 3201942 A, 24.08.1965
Вычислительное устройство 1989
  • Орлов Владимир Иванович
SU1689947A1

RU 2 381 329 C2

Авторы

Яковенко Александр Леонидович

Васильев Александр Иванович

Даты

2010-02-10Публикация

2008-02-19Подача