[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2396392C1 - Hydroelectric power plant (hpp) on circular water flow - Google Patents

Hydroelectric power plant (hpp) on circular water flow Download PDF

Info

Publication number
RU2396392C1
RU2396392C1 RU2009124287/03A RU2009124287A RU2396392C1 RU 2396392 C1 RU2396392 C1 RU 2396392C1 RU 2009124287/03 A RU2009124287/03 A RU 2009124287/03A RU 2009124287 A RU2009124287 A RU 2009124287A RU 2396392 C1 RU2396392 C1 RU 2396392C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flow
tray
turbine
drain
annular
Prior art date
Application number
RU2009124287/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Леонидович Яковенко (RU)
Александр Леонидович Яковенко
Иван Владимирович Жигуленко (RU)
Иван Владимирович Жигуленко
Дмитрий Геннадьевич Таран (RU)
Дмитрий Геннадьевич Таран
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет природообустройства"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет природообустройства" filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет природообустройства"
Priority to RU2009124287/03A priority Critical patent/RU2396392C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2396392C1 publication Critical patent/RU2396392C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to the field of hydropower engineering. Device comprises water intake from river, steep canal or discharge pipeline, spiral or circular tray, which sends flow to turbine and generator connected to turbine. Speeded flow entering from inlet nozzle acquires shape of circular tray of hydraulic ring type, and near inlet of flow into circular flow, at the bottom, there is a threshold installed, and bottom of circular tray is arranged below level of inlet nozzle by height of threshold, besides on external board of circular tray, where monorails are installed, upstream inlet nozzle, there is a segment surface drain arranged, equipped with horizontal control valve along arc of external board, under the drain there is a reservoir placed to collect drained water, and it changes into drain nozzle along body tangent, and in the centre of tray hydraulic ring body there is a pylon installed to fix axis of hydroturbine or electric current generator rotor.
EFFECT: invention simplifies design of HPP and increases electric energy yield.
4 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к получению электроэнергии от массы потока воды, движущегося по замкнутому лотку, с искусственным или естественным разгоном, в виде кинетического гидроузла.The invention relates to the field of hydropower, in particular to the generation of electricity from the mass of a stream of water moving along a closed tray, with artificial or natural dispersal, in the form of a kinetic hydraulic system.

Известные, подобного типа, малые гидроэлектростанции, в которых напор создается, в основном, естественным уклоном потока реки или быстротоком, а силовые установки помещаются непосредственно в поток. Аналоги заявки: 2003122970, патент 2183899.Known, of this type, small hydroelectric power stations in which the pressure is created mainly by the natural slope of the river flow or by rapid current, and power plants are placed directly in the stream. Analogs of the application: 2003122970, patent 2183899.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является так называемая «Гравитационно-водоворотная станция» Франца Цотлетерера из Швецарии, включающая подводящую систему водовода (напорная деривация), кольцевой, в виде цилиндра, бассейн со спиральным водоворотным выпуском в центре, куда помещается гидротурбина с вертикальной осью вращения и генератором тока.The closest technical solution (prototype) is the so-called “Gravity-whirlpool station” by Franz Zotleterer from Switzerland, which includes a water supply system (pressure derivation), an annular, cylinder-shaped pool with a spiral whirlpool outlet in the center, where a turbine with a vertical axis is placed rotation and current generator.

Недостатком прототипа является то, что данный тип ГЭС, используя прямой поток реки, после завихрения, попадает в центральную воронку, куда помещается стандартная турбина с генератором тока. Эта схема имитирует «улитку» крупных плотинных ГЭС, только бассейн с водоворотом является открытым и форма его - цилиндрическая, а не в виде улитки. Подобная ГЭС требует большой расход воды, при малом напоре (0,7-1,0 м) на единицу вырабатываемой мощности. Нерационально увеличивать диаметр бассейна (более 5 м), т.к. резко возрастает расход материалов и стоимость единицы мощности, усложняется обслуживание, а сама мощность ГЭС вырастает не значительно (КПД падает). Размещение агрегатов в центре водоворота также затрудняет его монтаж, обслуживание, а особенно ремонт, необходимо спускать бассейн полностью и извлекать агрегат или создавать крановые надстройки, кроме того, слив через воронку требует дополнительной глубины под корпусом.The disadvantage of the prototype is that this type of hydroelectric power station, using a direct stream of the river, after turbulence, enters the central funnel, where a standard turbine with a current generator is placed. This scheme imitates the "snail" of large dam hydroelectric power stations, only the pool with the whirlpool is open and its shape is cylindrical, and not in the form of a snail. Such a hydroelectric power station requires a large flow of water, with a small pressure (0.7-1.0 m) per unit of generated power. It is irrational to increase the diameter of the pool (more than 5 m), because the consumption of materials and the cost of a unit of power increase sharply, maintenance is complicated, and the capacity of a hydropower plant does not increase significantly (efficiency decreases). Placing the units in the center of the whirlpool also complicates its installation, maintenance, and especially repair, it is necessary to lower the pool completely and remove the unit or create crane superstructures, in addition, draining through the funnel requires additional depth under the body.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что разгонный поток, который вливается из входного патрубка, пристроенного по касательной к корпусу открытого кольцевого лотка, приобретает форму кольцевого лотка типа кинетического гидрокольца. У входа потока в кольцевой лоток, на дне, установлен порог, дно которого находится ниже уровня входного патрубка на высоту порога. На внешнем борте кольцевого лотка, где установлены монорельсы, перед входным патрубком размещен сегментный поверхностный слив, снабженный горизонтальной регулирующей задвижкой по дуге внешнего борта. Под сливом помещена емкость для сбора сливной воды, переходящая в отводной патрубок по касательной корпуса, а в центре корпуса лоткового кольца установлен пилон для крепления оси ротора гидротурбины или всего генератора электрического тока.The essence of the invention lies in the fact that the acceleration flow, which flows from the inlet pipe attached tangentially to the body of the open annular tray, takes the form of an annular tray of the kinetic hydro-ring type. At the flow inlet in the annular tray, at the bottom, a threshold is set, the bottom of which is below the level of the inlet pipe by the height of the threshold. On the outer side of the annular tray where the monorails are installed, a segmented surface drain is placed in front of the inlet pipe, equipped with a horizontal control valve along the arc of the outer side. A container for collecting drainage water is placed under the drain, passing into the outlet pipe along the tangent body, and in the center of the casing of the tray ring there is a pylon for attaching the axis of the rotor of the hydraulic turbine or the entire electric current generator.

Устройство ГЭС на кольцевом потоке воды объясняется схемами, где:The design of a hydroelectric station on an annular flow of water is explained by schemes where:

Фиг.1. Схема (поперечный разрез по диаметру) кольцевого лотка с входом потока и выходом и с естественным напором воды от реки.Figure 1. Scheme (cross section in diameter) of the annular tray with the inlet and outlet of the stream and with the natural pressure of water from the river.

Фиг.2. Примерная схема в плане, возможного R-каскада кольцевых микро-ГЭС, размещаемых по естественному уклону ландшафта на одном быстротоке.Figure 2. An approximate scheme in terms of a possible R-cascade of ring micro-hydroelectric power stations located along the natural slope of the landscape at one rapid current.

Фиг.3. Поперечный разрез кольцевого корпуса с электрическим генератором в центре.Figure 3. Cross section of an annular casing with an electric generator in the center.

Фиг.4. Кольцевая ГЭС, вид сверху.Figure 4. Ring hydroelectric power station, top view.

Разгонный канал устраивается по замкнутому кольцу с бортовым водовыпуском, сбросная прорезь в верхней части борта направляет поток в лоток, как бы продолжает свой путь дальше по тому же первоначальному направлению. При такой схеме кольцевого бассейна при тех же параметрах напора сила потока может использоваться эффективней за счет энергии кинетического гидрокольца, если турбину лопастную разместить на направляющих, закрепленных по верхнему краю окружности обоих бортов бассейна, т.е. появляется дополнительный момент сил. Турбина может крепиться своей осью в центре бассейна (при диаметре наружного борта не более шести метров) или с возможностью опоры роликами на внутренний монорельс. Если диаметр кольца больше 6 м, то турбина становится планетарным механизмом, а генераторы могут устанавливаться или внутри свободной полости кольца или за внешним бортом кольцевого канала.The acceleration channel is arranged in a closed ring with an inlet water outlet, a discharge slot in the upper part of the side directs the flow into the tray, as if it continues its way further along the same initial direction. With this arrangement of an annular basin with the same pressure parameters, the flow force can be used more efficiently due to the energy of the kinetic hydro ring if the blade turbine is placed on guides fixed along the upper edge of the circumference of both sides of the basin, i.e. an additional moment of forces appears. The turbine can be mounted with its axis in the center of the pool (with the diameter of the outer side not more than six meters) or with the possibility of supporting the rollers on the inner monorail. If the diameter of the ring is more than 6 m, then the turbine becomes a planetary mechanism, and the generators can be installed either inside the free cavity of the ring or behind the outer side of the annular channel.

Рабочие лопатки турбины опущены в поток воды кольцевого лотка. Глубина воды в лотке, ширина кольцевого лотка и напор рассчитываются отдельно для каждого диаметра бассейна напора потока, вида гидротурбины, типа генератора и ожидаемой его мощности. Подобные кольцевые спиралевидные бассейны могут составляться, по уклону ландшафта, в каскад с минимальными затратами материалов (фиг.2).The turbine blades are lowered into the water flow of the annular tray. The depth of the water in the tray, the width of the annular tray and the head are calculated separately for each diameter of the pool of the flow head, type of hydraulic turbine, type of generator and its expected power. Such annular spiral basins can be compiled, according to the slope of the landscape, into a cascade with minimal material costs (figure 2).

У этой схемы ГЭС (с верхним расположением турбины и генераторов) большой диапазон использования как по месту расположения относительно источника напора (реки) или потребителя энергии, так и по форме сечения кольцевых бассейнов, их размеров и комплектации в каскады, а главное расширяются возможности применения по объему расходов речек и совсем иные новые способы извлечения электрической энергии из кинетической энергии кольцевого потока (гидрокольца).This HPP scheme (with the turbines and generators located at the top) has a wide range of use both in terms of location relative to the pressure source (river) or energy consumer, and in the shape of the cross-section of the annular pools, their sizes and cascades, and most importantly, the possibilities for using the volume of river flows and completely different new methods of extracting electric energy from the kinetic energy of the annular flow (hydro ring).

ГЭС работает следующим образом: поток воды, взятый с помощью деривации из реки, по быстротоку или трубе 5 направляется к, например, железобетонному или пластиковому кольцевому лотку 1 (фиг.1, фиг.2, фиг.4.) расчетного диаметра. Вода, по подводящему лотку 5, входит в спираль лотка 1, закручиваясь, приобретает дополнительное ускорение и уходит через бортовой сброс в лоток 6 или в деривацию на следующую станцию (фиг.2). Перед входом в лотке установлен порог 7, регулирующий уровень потока в спиральном лотке 1. Если кольцевой канал ГЭС, небольшого диаметра (до 6 м), то гидротурбина 9 может быть размещена своей осью 3 вращения на пилоне 2 в центре круга внутри полости, а лопатки 4, размещенные по краю окружности турбины, контактируют с водным быстротоком в кольцевом лотке, а с помощью роликов 11 с монорельсом 8 (фиг.1).A hydropower plant works as follows: a stream of water taken by derivation from a river is sent through a quick current or pipe 5 to, for example, a reinforced concrete or plastic annular tray 1 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 4.) of the calculated diameter. Water, through the inlet tray 5, enters the spiral of the tray 1, spinning, acquires additional acceleration and leaves through the side discharge into the tray 6 or into the derivation to the next station (figure 2). Before entering the tray, a threshold 7 is set that controls the flow level in the spiral tray 1. If the annular channel of the hydroelectric power station is small in diameter (up to 6 m), then the turbine 9 can be placed with its axis of rotation 3 on the pylon 2 in the center of the circle inside the cavity, and the blades 4, placed along the circumference of the turbine, are in contact with the water flow in the annular tray, and with the help of the rollers 11 with the monorail 8 (Fig. 1).

Турбина, вращаясь от потока воды, через любую известную редукцию передает вращение на генератор, и чем меньше потери на редукторах, тем больше получаемая мощность. Мощность может быть больше при увеличении диаметра кольцевого лотка до 8 м (больше нерационально), но при этом случае турбина 9 при вращении опирается роликами 11 на кольцевые монорельсы 8, установленные по верхним краям лотков и представляет уже сегментное кольцо турбины с лопатками 4. Отбор мощности вращения у такой планетарной турбины также требует особых технических решений и представляет ноу-хау. «Отработанная» вода после первой мини-ГЭС по водоводу 6 направляется или обратно в реку, или по лотку на следующую станцию в каскаде, если позволяет уклон местности.The turbine, rotating from the flow of water through any known reduction, transfers the rotation to the generator, and the smaller the losses on the gearboxes, the greater the received power. The power may be greater with an increase in the diameter of the annular tray to 8 m (more irrational), but in this case, the turbine 9 is rotated by the rollers 11 on the ring monorails 8 mounted on the upper edges of the trays and already represents a segmented turbine ring with vanes 4. Power take-off rotation of such a planetary turbine also requires special technical solutions and represents know-how. The "waste" water after the first mini-hydroelectric power station is sent through a water conduit 6 either back to the river, or through a tray to the next station in the cascade, if the terrain allows it.

Технический результат, получаемый от изобретения, состоит в том, что ГЭС с отбором потока от реки, кольцевой лоток и сегментная турбина просты и не дороги в изготовлении, из литого бетона, в пластмассе (диаметром до 6 м, методом «мокрого торкрета»). Схема ГЭС технологична (по сравнению с аналогами) в эксплуатации и ремонте, т.к. турбины и генераторы находятся на открытых площадках и доступны со всех сторон. Мини-ГЭС могут быть выполнены непосредственно на месте (не традиционного заводского исполнения), в мастерских потребителя энергии.The technical result obtained from the invention is that hydroelectric power plants with a stream taken from a river, an annular tray and a segment turbine are simple and not expensive to manufacture, from cast concrete, in plastic (with a diameter of up to 6 m using the “wet gunning” method). The HPP scheme is technologically advanced (in comparison with analogues) in operation and repair, because Turbines and generators are located in open areas and are accessible from all sides. Mini-hydroelectric power stations can be performed directly on site (not of a traditional factory design), in workshops of an energy consumer.

Claims (1)

Устройство для получения электрической энергии, содержащее водозабор от реки, быстроток или напорный трубопровод, спиральный или кольцевой лоток, направляющий поток на турбину и генератор, связанный с турбиной, отличающееся тем, что разгонный поток, вливающийся из входного патрубка, приобретает форму кольцевого лотка типа гидрокольца, а у входа потока в кольцевой лоток, на дне установлен порог, а дно кольцевого лотка находится ниже уровня входного патрубка на высоту порога, причем на внешнем борте кольцевого лотка, где установлены монорельсы, перед входным патрубком размещен сегментный поверхностный слив, снабженный горизонтальной регулирующей задвижкой по дуге внешнего борта, под сливом помещена емкость для сбора сливной воды, переходящая в отводной патрубок по касательной корпуса, а в центре корпуса лоткового кольца установлен пилон для крепления оси ротора гидротурбины или генератора электрического тока. A device for generating electric energy, containing water intake from a river, high-speed or pressure piping, a spiral or annular chute, directing the flow to the turbine and a generator connected to the turbine, characterized in that the accelerating flow flowing from the inlet pipe takes the form of a ring-shaped ring-type chute and at the flow inlet in the annular tray, a threshold is set at the bottom, and the bottom of the annular tray is below the level of the inlet pipe by the threshold height, and on the outer side of the annular tray where the monora is installed ice, in front of the inlet pipe there is a segmented surface drain, equipped with a horizontal control valve along the arc of the outer side, a drainage tank is placed under the drain, passing into the outlet pipe along the tangent body, and a pylon is installed in the center of the casing of the chute ring for mounting the axis of the turbine rotor or electric current generator.
RU2009124287/03A 2009-06-26 2009-06-26 Hydroelectric power plant (hpp) on circular water flow RU2396392C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009124287/03A RU2396392C1 (en) 2009-06-26 2009-06-26 Hydroelectric power plant (hpp) on circular water flow

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009124287/03A RU2396392C1 (en) 2009-06-26 2009-06-26 Hydroelectric power plant (hpp) on circular water flow

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2396392C1 true RU2396392C1 (en) 2010-08-10

Family

ID=42699056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009124287/03A RU2396392C1 (en) 2009-06-26 2009-06-26 Hydroelectric power plant (hpp) on circular water flow

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2396392C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6618904B2 (en) Power generator
CN1973128A (en) Modular hydraulic or hydroelectric machine
KR20100078185A (en) The generation of mini waterpower with siphon
CN108644058A (en) A kind of extra low head hydroelectric generator
KR101503727B1 (en) A small hydropower generation apparatus
CN102242685A (en) Siphon power generation device and method by utilizing water backflow
RU2396392C1 (en) Hydroelectric power plant (hpp) on circular water flow
KR20110006357A (en) Submersible aberration generator that can introduce foreign substances
RU2347935C2 (en) In-channel river plant
KR101376254B1 (en) Rotating power increasing device for water-wheel of hydroelectric power generation apparatus
CN102878004B (en) Spiral-flow type water and gas combined wave energy power generation method and device
CN205567081U (en) Pumping system is removed in complementary integration of wind light storage
CN205559171U (en) Multipotency source system of irrigating by lifting water to a higher level with a water pump, etc based on irrigate by lifting water to a higher level with a water pump, etc. efficiency
RU2167336C1 (en) Wind-electric set
CN207454161U (en) River cut-off formula water-power plant
KR101320044B1 (en) Power generating apparatus using cooling tower
KR20130114557A (en) Hydroelectric power generation apparatus using waterway
RU2395001C2 (en) River plant driven by swirled water flow
CN107524553A (en) River cut-off formula water-power plant
KR101208613B1 (en) Hybrid type micro small hydroelectric power generator
EA008918B1 (en) Water wheel motor
KR20140061204A (en) Hydroelectric power generation apparatus using waterway
JP7606655B1 (en) Water turbine power generation and water circulation system
RU83777U1 (en) SMALL HYDRAULIC STATION WITH ACTIVE TURBINE
RU99078U1 (en) HYDRO POWER PLANT

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140627