Каскад деривационных гидроэлектростанций

 

Использование: в гидроэнергетике, в частности в каскаде деривационных гидроэлектростанций без сооружения плотин Сущность изобретения гидроэлектростанции каскада сооружаются по берегам реки вдоль течения При этом у каждой гидроэлектростанции нижний бьеф выполнен в виде бассейна , расположенного на берегу, а турбины гидроэлектростанции установлены ниже дна реки в месте расположения гидроэлектростанций на глубине 8 м Гидроэлектростанции каскада соединены между собой сифонными водоводами. Такой каскад обеспечивает выработку электроэнергии без экологического ущерба 1 злф-лы, б ид

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Феде Вции по патентам и товарным знакам (21) 4953931/1 5 (22) 18.06.91 (46) 15.11.93 Ьж Ив 41-42 (76) Потапов Сергей Апександровщ Потапова

Елена Исаевна; Ходырев Исай Ефремович (54) КАСКАД ДЕРИВАЦИОНЙЫХ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ, (57) Использование: в гидроэнергетике, в частности в каскаде деривационных гидроэлектростанций без сооружения плотин Сущность изобретения гидро- . (в) Щ п1) 2002888 С1 (51} Е 92 В 00

ЭлЕктростанции каскада сооружаются по берегам реки вдоль течения При этом у каждой гидроэлектростанции нижний бьеф выполнен в виде бассейщ расположенного на берегу, а турбины гидроэлектростанции установлены ниже дна реки в месте раотоложения гидроэлектростанций на гпуОине 8 м.

Гщроэлектростанции каскада соединены между собой сифонными водоводами Такой каскад обеспечивает выработку электроэнергии без экологического ущерба 1 зл,ф-лы,6 ил.

2002888

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к строительству каскадов деривационных гидроэлектростанций, размещенных по берегам рек, либо на водоемах с необходимым напором воды для получения электроэнергии без сооружения плотин.

Известен гидроагрегат, встроенный в русло реки и способный вырабатывать электроэнергию. Это устройство: в выработке электроэнергии мало эффективно, так как турбийа, вращаясь от потока воды в верхней половине рабочей камеры испытывает тормозящее действие в нижней ее половине, а энергия достигается только за счет скорости течения. реки.

Известно устройства для забора воды из поверхностных водоемов, состоящее из приемного оголовка, берегового. колодца, насоса и водоводов с задвижками, в кото. ром OepегоaoA колодец снабжен гидротурбиной с отводящим и подводящим„ имеющим фильтр, трубопроводами, а на ва. лу гидротурбйны установлен насос.

Это устройство предназначено для оро шения- полей и электроэнергию не вырабатывает.

Известен также каскад деривацианных гидроэлектростанций, расположенных в горных условиях с туннельной деривацией, размещенный на разных берегах рек.

Данное сооружение гидроэлектростанций не работоспособно на бурных и равнин.ных реках.

Цельеизобретения является вырабатха электроэнергии без сооружения плотин, без нарувения экологии. окружающей среди и судоходства на реках; водоемах, а также упрощение конструкции всего комплекса.

Эта цель достигается за счет использования сифонного. водосЬроса, позволяющеr0 устанавливать турбину и бассейн ниже уровня дна реки в среднем на величину Н 1= . 8 м(фиг. 2). а также устанавливать гидроэлектростанцию по берегам реки с ïeðeïàдом между ними па ходу течения реки в среднем на величину и .= 8 м (фиг. 4, 6), Причем перепад гидроэлектростанций, расположенных по берегам реки и расстояние между ними могут быть зависимы ат местных условлй. Так, например, при уклоне течения реки в 0î12! и при перепаде последующих гидраэлек-1 ростанций на Н2-8 м(фиг. 4, 6), расстояние между гидроэлектростанциями будет равно L - 2,3 км (фиг. 1).

Если принять условно, что каскад будет состоять из 100 гидроэлектростанций, тот общая ега длина будет составлять 230 км.

В бурных горных реках с большим уклоном течения реки общая длина будет значительно меньше. Причем используемая вода реки или водоема для гидроЭлектростанций будет повторяться многократно, чта дает возможность вырабатывать большое количество электроэнергии при относительно малом расходе воды из реки. Так, например, при выработке электроэнергии одной гидроэлектростанции равной 10 тыс.кВт, суммарная мощность каскада деривационных

10 гидроэлектростанций, состоящая из 100

ГЭС и более, будет равна 1 млн.кВт и более, при расходе воды из реки всего лишь на одну гидроэлектростанцию. Мощность гидроэлектростанций можно увеличить, устанавливая в них.па несколька гидротурбин, соответственно увеличивая при эхом коли. чества сифонных вадасбрасав (фиг. 3). Таким образом по предлагаемому способу строительства каскада деривацианных гид20 разлектростанций на крупных реках можно получить колоссальное количества электроэнергии при ничтожно малом расходе воды, не нарушая при этом экологию как самой реки, так и окружающей среды, Чтобы мень2g ше отражался на реку забор воды, должна быть предусмотрена определенная последовательность подсоединения подводящих

13 и сифонных 7 трубопроводов в начале и . в конце каскада деривацианных гидраэлек30 трастанций (фиг. 3).

В каскаде деривацианных гидроэлектростанций на равнинных реках, состоящем и большага числа гидроэлектростанций (фиг, 1, 3), выгоднее использовать в канеч35 най гидроэлектростанции насосные станции 19, откачивающие воду из бассейна 4 по

- отводящим трубопроводам 20 в реку 1.

На горных и бурных реках в конечных гидроэлектростанциях можно использовать

qg сифонные трубопроводы 7, обеспечивающие сброс воды в реку, при условии перепада уровня конца сифонных трубопроводов ниже первоначальных, а уровень реки ниже уровня воды в бассейне 4.

Г)редлагаемый вариант прокладки сифанных трубопроводов 7 па дну реки 1 (фиг.

1 и 3) с учетам их карразианнага покрытия уменьшает затраты при строительство каскада деривацианн ых гидроэлектростанций.

50. При стралтельстве каскада деривацианных гидроэлектростанций на водоемах с необходимым напором воды (фиг. 5) прокладка подводящих трубопроводов t3 возможна на уровне дна водоема либо на уровне ниже

5r уровня воды в межень (фиг. 6). Сифанные трубопроводы 7 из бассейнов 4 гидроэлектростанций, которые могут проходить в земле либо на ее поверхности при условии их утепления подсоединяются к турбинам 5 в последовательном шаге L, с перепадом Hz =

8 м (фиг, 6). Каскад деривационных гидро2002888 электростанций обладает широкой мобильностью при эксплуатации. Так, например, при капитальном ремонте одной или нескольких гидроэлектростанций последние отключаются при помощи затрорного устройства 17 (фиг. 2, 6), способствующего перекрытию доступа воды к турбине 5 и слива ее напрямую в бассейн 4, не нарушая при этом работу остальных гидроэлектростанций. При высоком уровне автоматизации агрегатов, серийном выпуске оборудования и индустриальных методов строительства, каскад дери вационных гидроэлектростанций способен конкурировать с крупными гидравлическими и тепловыми электростанциями, требующие огромных затрат топлива и нарушающие экологию окрфжэющей среды.

На фиг. 1 и 3 в плэнесхеметично изображены каскады деривационных гидроэлект ростанций, условно принятых в «оличестве f00 штук и расположенньа ао обоим берегам реки 1. На фиг. 2 изображен разрез А-А на фиг. 1 и на фиг. 3.

Первая и последующие гидроэлектростанции (фиг. 2, 4, 6) представляют собой строительное сооружение 2, евиочающее s себя машинный зал 3 и бассейи 4. 8 мэвиннои зале размещены турбины 5 с генераторами 6.

Квскад деривэциониых гидроэлектростанций работает следующим образом.

Перед запуском каскада деривационных гидроэлектростанций, в целях выработки электроэнергии, необх<щимым условием в первую очередь является заполнение водой из реки 1 сифонных трубопроводов 7, с перекрытыми затворами 8 и 9(фиг. 4, -6) при помощи труб 10 с фильтрами 11 r. 12), входящих в русло реки Ф и соединенных через за воры 12 с сифойиюае трубопроводами 7. После этого начинается выработка электроэнергии первой. гидроэлектростанции и заполнение водой бассейна 4 при помощи подводящего трубопровода 13с «онусообразным оголовком 14. защищенным конусообразной сеткой 15 (фиг. 2). Подводящий трубопровод 13 проходит по дну реки 1 и соединяется через затворы 16 и 17 с турбиной 5. причем затвор 17 может быть подключен для выработки электроэнергии к турбине 5 либо переключен для спуска воды напрямую в бассейн 4 (фиг. 2). По мере заполнения водой бассейна 4 первой гидроэлектростанции до определенного уровня один из дублирующих датчиков уровня воды

18(фиг. 2, 6) срабатывает на закрытие затвора 12, перекрывающего доступ воды из реки

1 в сифонный трубопровод 7 и на открытие затворов 8 и 9 (фиг. 4, 6). 8 этом случае срабатывает сифонный водосброс и И )оисходит переливание воды по сифонному трубопроводу 7 иэ бассейна 4 первой гидроэлектростанции. В подобном цикле происходит заполнение водой последую5 щих бассейнов 4 и выработка электроэнергии всего каскада гидроэле -оостанций, По достижении заполнения водой бассейна 4 последней гидроэлектростанции из всего каскада (фиг. 1, 3) вода иэ бассейна 4

10 откачивается насосной станцией 19 по отводящему трубопроводу 20 в реку 1, что позволяет отказаться от прокладки сифонного водосброса большой длины. В случае остановки или профилактического ремонта од15 ной или нескольких гидроэлектростанций из общего каскада деривационных гидроэлектростанций затвор 17 (фиг. 2, 6) переключается на прямой слив воды в бассейн 4, что не нарушает работу остальных гидро20 электростанций, Для сбалансировэнндто расхода воды, поступающей в бассейн 4 гидроэлектростанций (фиг. 2, 4, 6}, в последних устанавливаются датчики уровня воды 21, регулирующие затворами 16 и 9, подводя25 щих 13 и сифонных трубопроводов 7, В целях большей выработки электроэнергии в каскад деривационных гидроэлектростанций можно устанавливать по несколько турбин 5 в определенной после30 довательности (фиг. 3 и 4 — разрез б-б на фиг. 3), которая обеспечит менее ощутимый забор воды из реки 1, На фиг. 5 в плане схематично изображен каскад деривационных гидроэлектро35 станций, рэсположенйых у водоема 22 с необходимым напором воды. На фиг. 6 изображен разрез 8-8 на фиг. 5.

В отличие от каскада деривационных гидроэлектроетанций, расположенных по

40 берегам реки 1, заполнение водой сифонных трубопроводов 7 с закрытыми затворами 8 и 9 и бассейнов 4 каскада деривационных гидроэлектростанций, расположенных у водоема 22 (фиг. 5) произво45 дится через трубу 23, соединяющую подводящий трубопровод 13 с сифонными трубопроводами 7 через затвор 24.

Подобный вариант возможен и для каскада деривационных гидроэлектростанций, 50 расположенных пв берегам реки 1 (не показано).

Выработка электроэнергии производится по схеме последовательного запол нения водой бассейное 4 и перекрытия

55 затворов 24, которые в дальнейшем остаются е закрытом сосяМнии в процессе раба ы всего каскада деривационных гидроэлектростанций, Ост®Мвкэ для профилактиче. ского ремонта фдной или нескольких гидроэлектростанций, расположенных у во2002888 доема, подобна упомянутой в кас«аде деривационныМ гидроэлектростанций, расположенных по берегам реки. (56) Авторское свидетельство СССР

1ч. 1142653, кл, F 03 8 13/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1430455, кл. E 02 8 9/00, 1988.

Формула изобретения — расположенными на берегу, при этом глу С д д рИВАцИО1.1НЫ гИп бины гидроэлектростанций установлены

РОЭЛЕ1 1ррС1 днцИД, включающий рас ниже дна реки в месте расположения гидположенныв.по берегам вдоль течения ре- роэ ектростанций на глубине 8 м, а водоки гидроэлектростанции, соединенные вод np0Rerae7 по дну реки и выполнены между собой водоводами с затворами, от.личающийся тем, что, с целью снижения 2 аскад по п1, отличающийся тем, экологического ущерба, гидроэлектро тан- что гидроэлектростанции снабжены датчиции выполнены бесплотинными и снабже- av Уровня воды установленными в бас15 к и ны бассейнами . нижнего бьеьа, вайнах нижнего бьефа.

2002888

14 еев

Ф Ю

9 Ю ю

iP %i,, I, с . s 5

\ йФ ф г

64 :

I?Illlllrk;"": е

/ т в ® I

7l у в. : бФ

Э Ф 6

1. 4 Ф 1Ф ° Э

Э Ф °

° 4 t ° °

В е е

1 ° б 9 9

° 4: ° I 4 !

° . !

° Ф ° !

° Ю 3 4ЙЙЙ

Я1 ч гг Й% фф... йй