Речная бесплотинная гидроэлектростанция со ступенчатым концентратором и вертикальной ковшевой ярусной гидротурбиной Российский патент 2017 года по МПК E02B9/00 F03B13/00 

Изобретение относится к области гидроэнергетики и конкретно к гидроэлектростанциям. Известны гидроэлектростанции по использованию водяного источника и концентрации напора: речные приплотинные, деривационные, гидроаккумулирующие и приливные. Эти электростанции требуют создания плотин и водохранилищ. Последние выводят из использования большие площади земли сельскохозяйственного и лесного назначения, а крупные ГЭС оказывают влияние и на экологию.

В целях устранения перечисленных выше недостатков предлагается техническое решение речной бесплотинной гидроэлектростанции со ступенчатым концентратором и вертикальной ковшевой ярусной гидротурбиной (ГЭС). Аналогов заявленного изобретения нет.

Предлагаемое техническое решение заключается в искусственном сужении грунтовой перемычкой русла реки и создания концентрации кинетической энергии потока воды и дальнейшем использовании в работе ковшевой гидротурбины.

Гидроэлектростанции состоят из большого количества различного механического, гидромеханического, энергетического и другого оборудования, не показанного на Фиг. 1 и 2. На Фиг. 1 и 2 показано только то оборудование, которое имеет прямое отношение к заявке.

Ступенчатый концентратор Фиг. 1 состоит из водоприемника концентратора поз. 1, концентраторов поз. 2, расположенных по длине турбинного трубопровода, концентрирующих кинетическую энергию потока воды и повышающую скорость потока. Концентраторы имеют форму очертаний усеченного конуса или призмы.

Поток воды, пройдя через турбинный трубопровод с концентраторами, поступает в распределители и далее в сопла гидротурбины через отводы и имеет скорость и кинетическую энергию, необходимую для обеспечения работы вертикальной ковшевой ярусной гидротурбины установленной мощности.

Вертикальная ярусная ковшевая гидротурбина состоит из корпуса Фиг. 2 поз. 1, установленного на фундаменте поз. 2, слива поз. 3, нижнего направляющего подшипника поз. 4, вала турбины поз. 5 и с установленными на нем ковшевыми рабочими колесами поз. 10, кронштейнами поз. 6, отводами поз. 7 от турбинного трубопровода к распределителям поз. 11, сопл поз. 8, щитов-поддонов поз. 9, отводов к соплам поз. 12, верхнего направляющего подшипника поз. 13, генератора поз. 14.

При большой длине вала турбины могут устанавливаться, при необходимости, промежуточные направляющие подшипники.

Для предотвращения попадания в турбинный трубопровод плывучего мусора, древесных и других отходов, перед водоприемником турбинного трубопровода устанавливаются защитные ограждения Фиг. 1 поз. 3 в виде решеток, сетки и т.п., препятствующие проникновению мусора в турбинный трубопровод.

Для обеспечения прохода рыба на нерест параллельно турбинному трубопроводу устанавливается обвод (труба) поз. 4, по которому рыба во время нереста минует ГЭС.

На обводе может размещаться и рыбразвод. Это очень важно на реках, которые впадают в моря и океаны и по ним осуществляется нерест особо ценных рыб, как семга, кета, горбуша и др.

Во время нереста в места нерестилищ слетаются дикие водоплавающие птицы: утки, чайки, гуси и др., которые поедают икру и мальков, уменьшая воспроизводство рыбных богатств.

Входное отверстие обвода перекрывается щитами или другими устройствами, нормальное положение которых закрытое и открываются они только на период прохода рыбы во время нереста.

На протяжении реки на некотором расстоянии друг от друга может устанавливаться несколько ГЭС (каскад). ГЭС могут подключаться как к сети, так и работать в автономном режиме.

Увеличение скорости потока воды обеспечивает работу ГЭС круглогодично. Экономический эффект достигается за счет снижения стоимости кВт установленной мощности и кВт вырабатываемой электроэнергии.

Кроме того, не будет отрицательного воздействия на экологию.

Изобретение относится к области гидроэнергетики и конкретно к гидроэлектростанциям. Предлагаемое техническое решение заключается в искусственном сужении грунтовой перемычкой русла реки и создании концентрации кинетической энергии потока воды и дальнейшем использовании в работе вертикальной ярусной ковшевой гидротурбины. Гидроэлектростанция состоит из гидротурбинного, генераторного, трансформаторного, вспомогательного и другого оборудования. Искусственное сужение русла реки достигается грунтовой перемычкой и водоприемником (1) в форме очертаний усеченного конуса или призмы. К водоприемнику (1) присоединяется турбинный трубопровод с промежуточными концентраторами (2) в форме очертаний усеченного конуса. Поток воды, пройдя через турбинный трубопровод с концентраторами (2), поступает в распределители и далее в сопла гидротурбины через отводы и имеет скорость и кинетическую энергию, необходимую для обеспечения работы вертикальной ковшевой ярусной гидротурбины установленной мощности. Для предотвращения попадания в турбинный трубопровод плывучего мусора, древесных и других отходов, перед водоприемником турбинного трубопровода устанавливаются защитные ограждения (3) в виде решеток, сетки и т.п., препятствующие проникновению мусора в турбинный трубопровод. Для обеспечения прохода рыбы на нерест параллельно турбинному трубопроводу устанавливается обвод (4) с началом перемычки, по которому рыба во время нереста минует ГЭС. На обводе может размещаться и рыбразвод. Входное отверстие обвода перекрывается щитами или другими устройствами, нормальное положение которых закрытое и открываются они только на период прохода рыбы во время нереста. Увеличение скорости потока воды обеспечивает работу ГЭС круглогодично. Кроме того, не будет отрицательного воздействия на экологию. 2 ил.

Речная бесплотинная гидроэлектростанция со ступенчатым концентратором и вертикальной ковшевой ярусной гидротурбиной, отличающаяся тем, что в ее состав кроме гидротурбинного, генераторного, трансформаторного и вспомогательного оборудования входят искусственное сужение русла реки, которое достигается грунтовой перемычкой и водоприемником в форме очертаний усеченного конуса или призмы, к нему присоединяется турбинный трубопровод с промежуточными концентраторами в форме очертаний усеченного конуса, стыкуемой с отводами к соплам ковшевой турбины, перед входным отверстием водоприемника размещается устройство, препятствующее проникновению в турбинный трубопровод плавучего мусора, отходов древесины, для обеспечения прохода рыбы на нерест устанавливается обвод, по которому рыба во время нереста минует ГЭС, на обводе может размещаться рыбразвод, входное отверстие обвода перекрывается щитами, нормальное положение которых закрытое и открываются они только на период прохода рыбы во время нереста.