Шахтная гидроаккумулирующая электростанция Советский патент 1982 года по МПК E02B9/00 

(54) ШйХТНАЯ ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Изобретение относится к гидроэнертетическому строительству и может быть использовано на гидроаккумулирующих электростанциях (ГАЭС).

Известна обратимая машина с nHeB-могидравлическим аккумулятором, со- : держащая герметичный резервуар, разделенный деформируемой диафрагмой, жестко соединенной по периметру со стенками резервуара на две емкости, верхняя из кртоЕ ах заполнена сжатым воздухом, а нижняя - водой, причем нижняя емкость соединена трубопроводами с обратимой машиной .

Недостаток такой машины связан : с тем, что диафрагма жестко соединена со стенками резервуара и может перемещаться только за счет деформатйвной способности материала диафрагмы. Поэтому такое устройство может работать при незначительном перемещении диафрагмы и при наличии ограниченной площади раздела, выраженных в сантиметрах.

По этой причине деформируемые диафрагмы (как правило, из резины) с жестким креплением по периметру к стенкам резервуара немогут использоваться в больших емкостях. Они не используются даже в пневматических .

насосных станциях, диаметр и длина резервуаров которых выражаются в метрах.

Известна также подземная гидроаккумулирующая электростанция шахтного типа, содержащая заполненный . ржатым воздухом подземный резервуар, верхнего бьефа, машинный зал с оборудованием, подземный резервуар ниж10него бьефа и компрессорную станцию f 2.

За счет создания в подземном резервуаре верхнего бьефа сжатым воздухом избыточного давления в 10015300 ати решается задача резкого увеличения мощности станции при умеренной глубине заложения резервуара нижнего бьефа, благодаря чему на порядок снижаются удельные затраты

20 на устройство резервуара нижнего бьефа и существенным образом снижаются капиталовложения по электростанции в целом.

: Однако при этом резко возрастают

25 эксплуатационные затраты, что связано с громадными утечками сжатого воздуха из резервуара верхнего бьефа в резервуар нижнего, бьефа. Объясняется это тем, что из-за нали30чия поверхности контакта воды с воздухом последний растворяется в воде в количестве 2,2% на каждую избыточную- атмосферу. При давлении в 100300 ати объемные потери сжатого воздуха станут соизмеримы с объемом находящейся в резервуаре воды. Для компенсации утечек сжатого воздуха -мощность компрессорной станции пришлось бы увеличить на несколько порядков. Кроме того, сжатый воздух будет .бурно выделяться из воды в проточном тракте гидротурбины, нарушая нормальный режим ее работы.

Однако известные конструкции диафрагм дли разделения сред в резервуаре верхнего бьефа использоваться не могут из-загромадныхего размеров , достигающих десятков тысяч квадратных метров по площади и 50 м и более по амплитуде колебанияуровней воды в нем.

Целью изобретения является повышение экономичности и надежности работы электростанции. ;

Поставленная цель достигается тем, что подземный резервуар .верхнего бьефа снабжен водовоздухрнепроницаемой диафрагмой, расположенной на границе вода-сжатый воздух, при этом по периметру диафрагма жестко соединена с элементом крепления, образующим с вёртикальньми стенками резервуара щелевое отверстие, приче низ элемента крепления заглублен под уровень воды в резервуаре, а верх выступает над поверхностью диафрагмы.

Кроме того, водовоздухонепроницаемая диафрагма выполнена из материала с удельным весел меньше удельного веса воды.

Целевое отверстие меясду элементо крепления и стенками резервуара необходимо для обеспечения беспрепятственного перемещения пленочной диафрагмы по вертикали на 50 ми более. В этом случае температурные деформации диафрагмы не приведут к зависанию элемента крепления на стенках резервуара, а стенки резервуара можно будет выполнить по строительным, а не машиностроительным допускам. При этсм для уменьшения массопереноса через щелевое отверстие элемент крепления заглублен под уровень воды, чем увеличивается длина пути Macc.onepeHo ja молекул растворенного воздуха и, самое главное , процесс массообмена переводитс из конвективного с турбулентным перемещением струй в диффузионный (щель закрыта элементом крепления), интенсивность которого на несколько порядков м.еньше.

Однако при наличии щелевого отве4)стия между элементом крепления и стенками резервуара диафрагма из резины и другого материала с дельным весом больше, чем у воды, затонет даже без нарушения ее гермет.ич,ности, поскольку ее масса составля. ет десятки тонн, предотвратить ее

затопление, особенно в случае нарушения ее герметичности - проблемная задача, поэтому выход ГАЭС из строя станет неизбежным.

Для предотвращения потопления диафрагмы последняя выполнена, в отO личие от известных, с удельным весом меньше,-чем у воды.

На фиг. 1 схематично показана гидроаккумулирующая электростанция,

5 общий вид, на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Шахтная гидроаккумулирующая электростанция содержит заполненный сжатым воздухом подземный резервуар

Q верхнего бьефа 1, машинный вал 2 с оборудованием, подземный резервуар нижнего, бьефа 3, компрессорную станцию 4, водовозду онепроницаемую диафрагму 5 с удельным весом меньше,

5 чем у воды,, и.элементом крепления по периметру 6, водоводы 7 и воздуховодь 8, щелевое отверстие 9.

Станция работает следующим образом.

Перед ее вводом в работу подземный резервуар верхнего бьефа частично заполняется сжатым воздухом. В цикле выработки электроэнергии вода пропускается через расположенные в машинном зале 2 гидротурбины ГАЭС

5 из резервуара верхнего бьефа под напором, суммированным из перепада уровней воды между резервуарами и давле- НИН сжатого воздуха в резервуаре верхнего 6beib,a.При этом водов.оздухоне0 проницаемая диа-фрагма, отделяя воду от сжатого воздуха, устраняет объемные потери сжатого воздуха, благодаря чему снижаются энергозатраты , на подкачку сжатого воздуха и улучшаются условия работы гидротурбин. В цикле накопления энергии вода перекачивается насосами ГАЭС из резервуара нижнего бьефа в резервуар верхнего , а насосы развивают

п напор, суммированный из перепада уровней между резервуарами и давления сжатого воздуха в резервуаре верхнего бьефа. Элементы крепления могут взаимодействовать с боковьнии поверхностями резервуара через катки колесную связь, а в щели располагаться, закрепленная на элементе крепления, легко деформируемая лента,

Основной экономический эффект изобретения связан с уменьшением на 3-5 порядков энергозатрат на подкачку сжатого воздуха в резервуаре верхнего бьефа и улучшением условий

5 эксплуатации гидротурбин.

Формула изобретения

и меньше удельного веса воды.

Источники информации, принятые во внимание При экспертизе

Л 6