Гидравлическая энергетическая станция
Устройство предназначено для преобразования кинетической энергии потока воды в электрическую и тепловую энергии. Станция содержит плотину, водоводную систему, гидротурбины и электрогенераторы. В ее состав также введен, как минимум, один вихревой тепловой генератор, инжекционный патрубок которого оснащен датчиком давления воды и соединен с водоводной системой через переходник, снабженный регулятором давления воды, выполненным, например, в виде заслонки, привод которого соединен с датчиком давления воды. Конструкция станции позволяет помимо электрической энергии вырабатывать и тепловую энергию для потребителей. 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к энергетике и предназначено для энергоснабжения населения и промышленных предприятий.
Все известные гидравлические энергостанции относятся к категории гидравлических электростанций (Советский энциклопедический словарь / Гл. ред. Прохоров А.М. - 3 изд. - М.: Сов. энциклопедия, 1984, с.303). Они преобразуют механическую энергию воды в электрическую энергию посредством гидротурбин, приводящих в движение электрические генераторы. Основным их недостатком является монофункциональность, т.е. способность вырабатывать только электрическую энергию. А поскольку потребителям нужна еще и тепловая энергия, то ее получают в электронагревательных приборах или путем сжигания органического топлива. Такой подход не относится к достаточно экономичным и требует привлечения многочисленного оборудования, в том числе механического. Для последнего не могут быть достигнуты высокие надежности и эксплуатационная технологичность.
В качестве прототипа выбрана гидравлическая электрическая станция (ГЭС) плотинного исполнения (Политехнический словарь. Гл. ред. И.И.Артоболевский, М.: Сов. Энциклопедия, 1976, с.115-116). ГЭС содержит плотину, систему водоводов, гидротурбины и электрогенераторы. Она функционирует следующим образом. Вода из водохранилища подается через систему водоводов, проложенных в плотине, к гидротурбинам, которые приводят во вращение электрогенераторы. Выбранная электрическая энергия подается потребителям. Преобразование энергии в таких ГЭС осуществляется по схеме: механическая энергия воды → механическая энергия турбины → механическая энергия генератора → электрическая энергия. Для получения тепловой энергии в эту схему необходимо добавить еще два цикла: тепловая энергия электронагревательного прибора → тепловая энергия теплоносителя (жидкости или газа).
Недостатком прототипа, характерным для всех ГЭС, является дополнительная затрата энергоресурсов на получение потребителями тепловой энергии.
Задачей изобретения является повышение функциональных возможностей, надежности и эксплуатационной технологичности станции и снижение расхода энергоресурсов. Указанный технический результат достигается за счет того, что в состав ГЭС введен, как минимум, один вихревой тепловой генератор (например, патент РФ № 2045715. Потапов Ю.С. // Бюл. Изобр. № 28, 1995), инжекционный патрубок которого оснащен датчиком давления воды и соединен с водоводной системой через переходник, снабженный регулятором давления воды, выполненным, например, в виде заслонки, привод которой соединен с датчиком давления воды, а патрубок горячего выхода вихревого теплового генератора соединен с входом трубопроводной сети потребителей горячей воды.
Предложенная ГЭС имеет повышенные функциональные возможности, так как позволяет снабжать потребителей и электрической, и тепловой энергией. А поскольку тепловая энергия получается непосредственным преобразованием механической энергии воды, то энергоснабжение осуществляется более экономично. Повышение надежности и эксплуатационной технологичности обеспечивается тем, что во вновь введенном агрегате полностью исключены все силовые механически подвижные элементы (гидротурбины, гидрогенераторы, гидронасосы). Частично это влияет и на экономичность расхода энергоресурсов.
Среди информационных материалов по данному классу техники, а также среди устройств данного типа не обнаружены гидроэнергостанции с подобными существенными признаками, как у заявленного объекта.
Предлагаемое изобретение показано на чертеже. В состав ГЭС входят плотина (1), водоводная система (2), гидротурбины (3), гидрогенераторы (4), вновь введенный ВТГ (5), переходник (8).
Функционирование ГЭС при выработке электроэнергии осуществляется аналогичным с прототипом образом. Вода под давлением, создаваемым в водохранилище, подается через систему водоводов (2), проложенных в плотине (1), в гидротурбины (3), которые приводят во вращение электрогенераторы (4) для выработки электрической энергии.
При выработке тепловой энергии вода поступает через водовод (2), переходник (8) и инжекционный патрубок (6) в ВТГ (5), где она нагревается и через патрубок горячего выхода (11) подается на вход (12) трубопроводной сети потребителей горячей воды.
Для осуществления нагревания воды необходимо создавать давление в инжекционном патрубке (6) в пределах 5-6 атм. Это достигается поддержанием необходимого уровня воды в водохранилище, подбором геометрических форм и размеров водовода (2) и переходника (8). Регулирование давления воды осуществляется регулятором, выполненным, например, в виде заслонки (9), с помощью привода (10) по показаниям датчика давления воды (7). Здесь преобразование энергии осуществляется по сокращенной схеме: механическая энергия воды → тепловая энергия. В этом состоит основная причина более экономичной выработки энергии.
Таким образом, предложенная ГЭС обладает преимуществом по всем заявленным показателям.
Гидравлическая энергетическая станция, содержащая плотину, водоводную систему, гидротурбины и электрогенераторы, отличающаяся тем, что в ее состав введен, как минимум, один вихревой тепловой генератор, инжекционный патрубок которого оснащен датчиком давления воды и соединен с водоводной системой через переходник, снабженный регулятором давления воды, выполненным, например, в виде заслонки, привод которого соединен с датчиком давления воды.
