МОБИЛЬНАЯ РЕЧНАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2011 года по МПК F03B13/00 F03B17/06 

Изобретение предназначено для преобразования энергии течения реки в электрическую энергию.

Известна свободнопоточная гидросиловая установка по А.С. №175906, МПК F03c, Кл. 88 в, 4, где две гирлянды поперечных турбин расположены в одном створе, одна над другой, а поперечные турбины выполнены так, что их вращение в различных гирляндах направлено встречно и между гирляндами совпадает с направлением потока. Недостатком этого устройства является малая мощность установки.

Известна роторная линия гирляндной ГЭС по патенту РФ (SU) №1778355, F03B 17/00, которая содержит гидровингроторы с торцевыми стенками, попарно закрепленными при помощи узла крепления на гибком валу, выполненном в виде троса. Недостатком этого устройства является малая мощность, отсутствие мобильности, большие начальные капитальные затраты.

Известна русловая бесплотинная гидроэлектростанция по патенту РФ №2131993 C1, F03B 13/00, которая предназначена для преобразования энергии речного потока в электроэнергию, где река разделяется на два потока вертикальной стенкой. Недостатком устройства является малая мощность, большие капитальные затраты.

Известна донная электростанция по патенту РФ №2164622 C1, которая содержит несколько параллельно расположенных трехтросовых гибких валов с гидротурбинами, подобными гребным винтам судов. Одни концы тросов прикреплены к подшипникам, скрепленными с роликовыми блоками, установленными по всей длине силового троса, лежащего на дне реки. Недостатком этого устройства являются большие затраты на изготовление капитального сооружения. Отсутствие мобильности в установке и снятии, малая мощность в связи с трудностью наращивания каскадов.

Из уровня техники известна мобильная речная гидроэлектростанция, содержашая крановую систему и генераторные блоки, включающие винт, прикрепленный к герметическому генератору (патент US №4864152, F03B 13/10, 1989). Недостатком данной гидроэлектростанции является недостаточная мобильность и малая мощность, невозможность производить диагностику в процессе эксплуатации.

Задачей изобретения является создание эффективного автономного источника энергоснабжения на побережьях рек без затопления берегов.

Технический результат заключается в мобильности гидроэлектростанции, возможности наращивания мощности без потери силы потока и в удобстве при эксплуатации.

Технический результат достигается тем, мобильная речная гидроэлектростанция, содержащая крановую систему и генераторные блоки, включающие винт, прикрепленный к герметичному генератору, согласно изобретению снабжена кораблями, расположенными на противоположных берегах реки, силовыми тросами с лебедками, дренажной системой, информационной системой и коммутирующей системой силового напряжения, посредством которой генераторные блоки прикреплены к дренажной и информационной системам, причем генераторные блоки защищены сеткой, имеют закрепленную на грузе емкость с отверстиями для подачи и забора воздуха и балластной воды и выполнены с возможностью перемещения с палуб кораблей посредством крановой системы на силовые тросы, обеспечивающие опускание генераторных блоков на дно реки или плавание на якорных креплениях.

Генераторы подключены к силовым выпрямителям и далее силовыми линиями к преобразователю переменного напряжения, подключенного к регистрирующим приборам.

Информационная система выполнена с возможностью диагностирования состояния генераторов, а винты снабжены водозаборником с последующим сужением - ускорителем потока воды.

На фиг.1 изображен вариант генераторного блока; на фиг.2 изображен вид сверху на мобильную речную гидроэлектростанцию; на фиг.3 изображен вид гидроэлектростанции в плоскости разреза русла реки; на фиг.4 изображена схема силовой и информационной части гидроэлектростанции.

На генераторе 1, закреплен винт 2. Вокруг винта 2 находится цилиндрический ограничитель (ускоритель потока воды) 3, закрытый системой противомусора 4 (в простейшем случае сеткой). Генератор 1 крепится на емкости 5, снабженной отверстиями 6 (для подачи и забора воздуха и балластной воды). Емкость 5 крепится на грузе 7. Генератор 1 имеет крепления 8 и разъем для кабеля 9. Генератор выполнен герметичным. В целом элементы 1-9 образуют генераторный блок 10. Генераторные блоки 10 расположены на палубах (фиг.2, фиг.3) первого и второго кораблей (11, 12), прикрепляемых креплениями 13 к берегу 14. На кораблях 11, 12 находятся крановые системы 15, 16, с помощью которых генераторные блоки 10 переносятся и крепятся к силовым тросам 17, к которым крепятся также дренажные системы 18 (шланги подачи воздуха и балласта), прикрепляемые к отверстиям 6 емкостей 5.

К силовому тросу 17 крепятся силовые линии (+, -) 19 и информационные линии 20. Силовой трос 17 наматывается на тросовую лебедку 21, которых (как и линий, закрепляющих генераторные блоки 10) может быть 1-N. Дренажная система 18, линии 19 и 20 прикреплены к соответствующим коммутирующим устройствам 22. Корабли и силовые тросы снабжены сигнальными огнями 23, 24.

На фиг.4 изображена схема силовой (СЧ) 25 и информационной части (ИЧ) 26 гидроэлектростанции. Здесь генератор (Г) 1 подключен к силовым выпрямителям (ВС) 27 и к информационным выпрямителям (ВИ) 28, которые подключены к соответствующим входам блока ключей (БК) 29, подключенного к соответствующим входам ПЗУ 30 и к соответствующим выходам распределителя импульсов (РИ) 31, тактирующий (Т) вход которого подключен к выходу делителя (Д) 32, подключенного к генератору импульсов (ГН) 33 и к входу делителя (Д)34, подключенного ко 2-му входу модулятора (Н) 35, 1-ый вход которого подключен к информационному (И) выходу блока ключей 29. Элементы 29-35 запитаны от блока питания (БП) 36, подключенного к выходам силового выпрямителя 27, который также подключен силовыми линиями 19 к преобразователю (ПР) 37 постоянного напряжения в (например) трехфазное переменное напряжение (Ф₁, Ф₂, Ф₃, Ф₀) идущее потребителю. Выходы преобразователя 37 подключены к регистрирующим приборам (индикаторам ИН1-ИНЗ) 38, 39, 40, которые могут быть выполнены, например, в виде счетчиков электроэнергии. Информационная линия 20 подключена к фильтру (Ф) 41, подключенному к детектору (ДТ) 42, подключенному к схеме выделения стартовой посылки (СВСП) 43, подключенной к 1-му входу триггера (Т) 44, выход которого подключен ко вторым входам ключей (К) 45, 46. Первый вход ключа 46 подключен к выходу генератора импульсов (ГН) 47, а выход подключен к т-входам счетчика (СЧ) 48 и сдвигового регистра(СР) 49. Служебный (СЛ) выход счетчика 48 подключен к 0-входу триггера 44 и к элементу задержки (Э) 50, подключенному к 0-входу сдвигового регистра 49, подключенного к выходу ключа 45, 1-ым входом подключенного к выходу детектора 42. И-выходы сдвигового регистра 49 подключены к и-входам регистра (Р) 51, выход которого подключен к индикатору (ИН) 52, а р-вход подключен к сл-выходу счетчика 48.

Мобильная речная гидроэлектростанция работает следующим образом. Корабли 11, 12 занимают выбранное место, где требуется электроэнергия (поселок, стройка, завод, рудник, лесобаза и т.д.). Посредством лебедок 21, рулей и своих маршевых двигателей корабли разворачивают силовые тросы 17, дренажные системы 18, силовые 19 и информационные 20 линии, занимают положение на противоположных берегах реки (потока воды). Закрепляются креплениями 13 за берега 14.

Посредством крановых систем 15, 16 корабли 11, 12 берут с палубы генераторный блок 10 и прикрепляют его к силовому тросу 17 креплениями 8, посредством коммутирующих устройств 22 к силовым 19 и информационным 20 линиями, к отверстиям 6 бака 5 крепятся дренажные системы 18. С помощью лебедок 21 генераторный блок 10 перемещается от одного корабля к другому (от 11 к 12, от 12 к 11). Далее посредством насоса (не показан) в емкость 5 через первое отверстие 6 подается (например) вода и забирается из второго отверстия воздух. Лебедка 21 отпускает силовой трос 17и под действием груза 7 генераторный блок 10 опускается на дно и занимает положение, показанное на фиг.З. Поток воды набегает на винт 2 и вращает вал генератора 1.

Переменное напряжение от генератора 1 (фиг.4) проходит на силовые выпрямители 27 и информационные выпрямители 28.

Постоянное напряжение от силовых выпрямителей 27 суммируется и по линиям 19 поступает в преобразователь 37, установленный в одном (или обоих) из кораблей 11, 12. Здесь постоянное напряжение преобразуется в (например) трехфазное переменное (Ф₁, Ф₂, Ф₃, Ф₀), которое регистрируется с помощью, например, счетчиков электроэнергии (регистрирующих приборов 38-40) и поступает потребителю. Постоянное напряжение от силового выпрямителя 27 поступает на блок питания 36. Работает генератор импульсов 33, импульсы от которого проходят делитель 32 и распределитель импульсов 31, опрашивают ключи 30. Если генератор 1 работает, то на выходе информационного выпрямителя 28 сигнал «1». Информация из ПЗУ 30 (стартовая посылка) и код состояния информационного выпрямителя 28, посредством распределителя импульсов 31, блока ключей 29 последовательно подаются на вход модулятора 35, на 2-ой вход которого поступает сигнал от делителя 34, модулируя его и далее по информационной линии 20 в фильтр 41. Детектор 42, схема выделения стартовой посылки 43, которая вырабатывает сигнал «1», переводит триггер 44 в «1», открывается ключ 45, 46. Импульсы от генератора импульсов 47 проходят ключ 46 на т-вход сдвигового регистра 49 и счетчика 48. Информационный сигнал от детектора 42 проходит на сл-вход сдвигового регистра 49. После приема необходимого числа посылок на сл-выходе счетчика 48 появляется сигнал, который переводит в «0» триггера 44 и записывает принятые данные в регистр 51 и через элемент задержки 50 сбрасывает в «0» сдвигового регистра 49. На индикаторе 52 отображается состояние (работа-не работа) генератора 1 для оператора, а на индикаторах (ИН 1 - ИН 3) 38-40 отображается напряжение Ф₁ Ф₂, Фз, Ф₀, идущее потребителю. В случае поломки генераторного блока 10 индикатор 52 указывает, что он не работает. В этом случае посредством дренажной системы 18 из емкостей 5 забирается вода и закачивается воздух. Генераторный блок 10 всплывает и лебедками 21 подтаскивается к соответствующему кораблю 11 (12), вытаскивается крановой системой на палубу и ремонтируется. Аналогично система демонтируется и убирается. Обратная операция осуществляется, как было описано выше. Ремонт может также осуществляться с плавающих средств при поднятом генераторном блоке 10.

По сравнению с прототипом предлагаемая гидроэлектростанция обладает следующими преимуществами.

1. Устройство позволяет обеспечивать оперативно электрической энергией поселки, стройки, карьеры и т.д. путем быстрого развертывания МРГЭС и при необходимости сворачивания и ухода (например, при сезонной работе).

2. Не мешает проходу судов, не мешает проходу рыб.

3. Позволяет наращивать мощность от малых до больших с меньшими затратами.

4. Позволяет достаточно просто осуществлять ремонтные операции.

5. Позволяет производить диагностику оборудования в процессе функционирования.

6. Позволяет обеспечить электроэнергией поселения на побережьях рек без затопления берегов. Является экологически чистым источником энергии.

7. Позволяет осуществлять продажи этих устройств в зарубежные страны в больших количествах.

8. Позволяет иметь автономные источники энергоснабжения, что расширяет среду жизнеобеспечения и повышает устойчивость существования.

9. Позволяет устанавливать устройства каскадами без потери силы потока.

Изобретение предназначено для преобразования энергии течения реки в электрическую энергию. Мобильная речная гидроэлектростанция содержит крановую систему и генераторные блоки 10, включающие винт, прикрепленный к герметичному генератору. Гидроэлектростанция снабжена кораблями 11 и 12, расположенными на противоположных берегах 14 реки, силовыми тросами 17 с лебедками 21, дренажной системой 18, информационной системой и коммутирующей системой силового напряжения, посредством которой генераторные блоки 10 прикреплены к дренажной и информационной системам 18 и 20. Генераторные блоки 10 защищены сеткой, имеют закрепленную на грузе емкость с отверстиями для подачи и забора воздуха и балластной воды и выполнены с возможностью перемещения с палуб кораблей 11 и 12 посредством крановой системы на силовые тросы 17, обеспечивающие опускание генераторных блоков 10 на дно реки или плавание на якорных креплениях. Изобретение направлено на создание эффективного автономного источника энергоснабжения на побережьях рек без затопления берегов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Мобильная речная гидроэлектростанция, содержащая крановую систему и генераторные блоки, включающие винт, прикрепленный к герметичному генератору, отличающаяся тем, что она снабжена кораблями, расположенными на противоположных берегах реки, силовыми тросами с лебедками, дренажной системой, информационной системой и коммутирующей системой силового напряжения, посредством которой генераторные блоки прикреплены к дренажной и информационной системам, причем генераторные блоки защищены сеткой, имеют закрепленную на грузе емкость с отверстиями для подачи и забора воздуха и балластной воды и выполнены с возможностью перемещения с палуб кораблей посредством крановой системы на силовые тросы, обеспечивающие опускание генераторных блоков на дно реки или плавание на якорных креплениях.

2. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что генераторы подключены к силовым выпрямителям и далее силовыми линиями к преобразователю переменного напряжения, подключенного к регистрирующим приборам.

3. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что информационная система выполнена с возможностью диагностирования состояния генераторов, а винты снабжены водозаборником с последующим сужением - ускорителем потока воды.