RU2216644C2 - Hydraulic turbine plant - Google Patents
Hydraulic turbine plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2216644C2 RU2216644C2 RU2001135276/06A RU2001135276A RU2216644C2 RU 2216644 C2 RU2216644 C2 RU 2216644C2 RU 2001135276/06 A RU2001135276/06 A RU 2001135276/06A RU 2001135276 A RU2001135276 A RU 2001135276A RU 2216644 C2 RU2216644 C2 RU 2216644C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- turbines
- shafts
- turbine
- generator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидроэнергетического строительства и может быть использовано при сооружении приливных электростанций (ПЭС) и низконапорных речных гидроэлектростанций (ГЭС). The invention relates to the field of hydropower construction and can be used in the construction of tidal power plants (PES) and low-pressure river hydropower plants (HPS).
Известны гидротурбинные установки, содержащие установленную в водоводе ортогональную турбину, вал которой расположен перпендикулярно продольной оси водовода и кинематически связан с валом генератора [1], [2]. Known hydraulic turbines containing an orthogonal turbine installed in a water conduit, the shaft of which is perpendicular to the longitudinal axis of the water conduit and kinematically connected with the generator shaft [1], [2].
Недостаток установок [1] и [2] - практическая невозможность объединения нескольких турбин в общий гидроагрегат для работы на один генератор, что связано, в частности, с вертикальным расположением вала турбины. The disadvantage of the installations [1] and [2] is the practical impossibility of combining several turbines into a common hydraulic unit for operation on a single generator, which is associated, in particular, with the vertical location of the turbine shaft.
Известна выбранная в качестве прототипа гидротурбинная установка, содержащая, две турбины, горизонтально-соосно установленные в водоводе, и один генератор [3]. Known selected as a prototype hydroturbine installation, containing two turbines horizontally coaxially mounted in the conduit, and one generator [3].
В устройстве-прототипе соосные валы турбин ориентированы вдоль водовода и связаны мультипликатором, размещенным в герметичной капсуле в центре водовода, с вертикальным валом генератора, установленного вне водовода. In the prototype device, the coaxial shafts of the turbines are oriented along the conduit and are connected by a multiplier placed in a sealed capsule in the center of the conduit to the vertical shaft of the generator installed outside the conduit.
Недостаток прототипа - низкая эффективность использования энергии водного потока, проходящего через сечение водовода. Это обусловлено тем, что в устройстве-прототипе турбины (пропеллерного типа) работают поочередно в зависимости от направления потока, и тем, что капсула с мультипликатором, размещенная в центре рабочего сечения водовода, частично перекрывает вращающий турбины рабочий поток, который в устройстве-прототипе направлен вдоль валов турбин. The disadvantage of the prototype is the low energy efficiency of the water flow passing through the cross section of the conduit. This is due to the fact that in the prototype device the turbines (propeller type) operate alternately depending on the direction of flow, and because the capsule with the multiplier, located in the center of the working section of the water conduit, partially blocks the working turbine rotating the turbine, which is directed in the prototype device along the turbine shafts.
Задача изобретения - повышение эффективности использования водного потока, проходящего через рабочее сечение водовода. The objective of the invention is to increase the efficiency of water flow passing through the working section of the conduit.
Предметом изобретения является гидротурбинная установка, содержащая, по меньшей мере, две турбины, горизонтально-соосно установленные в водоводе, и один генератор, отличающаяся согласно изобретению тем, что турбины выполнены ортогональными поперечно-струйными, их валы ориентированы поперек водовода установки, который разделен, по меньшей мере, одним бычком на турбинные водоводы, и соединены блоком кинематической связи, который размещен в герметичной полости, образованной в теле бычка. The subject of the invention is a hydraulic turbine installation comprising at least two turbines horizontally coaxially mounted in the water conduit and one generator, characterized in that the turbines are made orthogonal transverse-jet, their shafts are oriented across the water conduit of the installation, which is divided along at least one goby on turbine conduits, and are connected by a kinematic communication unit, which is placed in an airtight cavity formed in the body of the goby.
Это позволяет повысить эффективность использования водного потока, проходящего через рабочее сечение водовода, и соответственно повысить энергоотдачу установки. This allows you to increase the efficiency of the use of the water flow passing through the working section of the conduit, and accordingly increase the energy efficiency of the installation.
Изобретение имеет следующие вариантные развития для частных случаев его реализации:
- в качестве блока кинематической связи может быть использован генератор, выполненный со сквозным валом, соединяющим валы турбин;
- блок кинематической связи может быть выполнен в виде дополнительно введенного мультипликатора со сквозным тихоходным валом, соединяющим валы турбин;
- блок кинематической связи может включать генератор, выполненный со сквозным валом, и два дополнительно введенных мультипликатора, при этом быстроходные валы мультипликаторов соединены валом генератора, а тихоходные - с валом соответствующей турбины.The invention has the following variant development for special cases of its implementation:
- a generator made with a through shaft connecting the turbine shafts can be used as a kinematic communication unit;
- the kinematic communication unit can be made in the form of an additionally introduced multiplier with a through low-speed shaft connecting the shafts of the turbines;
- the kinematic communication unit may include a generator made with a through shaft, and two additionally introduced multipliers, while high-speed multiplier shafts are connected by the generator shaft, and slow-moving ones are connected to the shaft of the corresponding turbine.
Это позволяет оптимизировать состав и компоновку электромеханического оборудования установки. This allows you to optimize the composition and layout of the electromechanical equipment of the installation.
Кроме того, изобретение имеет развитие, предусматривающее выполнение установки в виде обладающего собственной плавучестью блок-модуля гидроэнергетического сооружения. In addition, the invention has been developed, providing for the installation in the form of having its own buoyancy block module hydropower facilities.
Это дает возможность использовать для возведения речной ГЭС или ПЭС наплавной способ, позволяющий изготавливать и отлаживать крупногабаритный блок-модуль гидросооружения на заводе-изготовителе, а затем доставлять его на плаву к месту строительства гидросооружения. This makes it possible to use a floating method for the construction of a river hydroelectric station or PES, which allows manufacturing and debugging a large-sized hydraulic construction block module at the manufacturing plant, and then delivering it afloat to the construction site of the hydraulic construction.
Дальнейшее развитие изобретения состоит в том, что блок-модуль содержит плотину или фрагмент плотины гидроэнергетического сооружения в виде полого верхнего строения над водоводом установки. A further development of the invention lies in the fact that the block module contains a dam or a dam fragment of a hydropower structure in the form of a hollow upper structure above the plant’s water conduit.
Это упрощает строительство гидростанции. This simplifies the construction of a hydroelectric station.
Верхнее строение может быть выполнено короче водовода установки в направлении движения блок-модуля. The upper structure can be made shorter than the installation conduit in the direction of movement of the block module.
Это повышает ледостойкость гидросооружения. This increases the ice resistance of the hydraulic structure.
Чертеж иллюстрирует пример осуществления изобретения (с учетом его развития) в двухтурбинной установке с размещением в полости бычка генератора и двух мультипликаторов. На фиг.1 показан разрез А-А установки в плоскости, перпендикулярной оси турбин, на фиг.2 - ее разрез Б-Б в плане на уровне осей турбин. The drawing illustrates an example embodiment of the invention (taking into account its development) in a two-turbine installation with a generator and two multipliers in the cavity of a bull-calf. Figure 1 shows a section aa installation in a plane perpendicular to the axis of the turbines, figure 2 - its section bB in plan at the level of the axes of the turbines.
Установка (см. фиг. 1 и 2) содержит водовод 1 установки, разделенный бычком 2 на два турбинных водовода 3 и 4. В водоводах 3 и 4 размещены ортогональные поперечно-струйные турбины 5 и 6. Валы 7 и 8 турбин 5 и 6 установлены горизонтально и соосно поперек водовода 1 (и водоводов 3 и 4). Разделительный бычок 2 выполнен полым и расширенным в средней части. Валы 7 и 8 турбин соединены блоком 9 кинематической связи, который размещен в герметичной полости 10 бычка 2, оборудованной в виде машинного зала. В частном случае осуществления изобретения, представленном на чертеже, блок 9 содержит генератор 11 и два мультипликатора 12. Быстроходные валы 13 двух мультипликаторов 12 соединены сквозным валом 14 генератора 11. Тихоходный вал 15 каждого мультипликатора 12 соединен с валом 7 или 8 соответствующей турбины. The installation (see FIGS. 1 and 2) contains the installation conduit 1, which is divided by the
В качестве мультипликаторов 12 могут быть использованы относительно дешевые одноступенчатые горизонтальные цилиндрические редукторы. As the
Изобретение предусматривает также возможность отказа от использования мультипликаторов 12 путем прямого соединения валов 7 и 8 сквозным горизонтальным валом генератора 11, который в этом случае должен быть низкооборотным. Хотя диаметр генератора увеличивается при этом в несколько раз, он свободно размещается в полости 10. Возможна также реализация изобретения с размещением в полости бычка 2 только одного мультипликатора, соединяющего валы 7 и 8 своим тихоходным сквозным валом, и выносом генератора 11 (вал которого при этом кинематически связан с быстроходным валом мультиплексора), например, в верхнюю часть установки. The invention also provides for the possibility of avoiding the use of
Для управления турбинами 5 и 6 водоводы 3 и 4 могут быть снабжены рабочими затворами 16. To control the
На фиг. 2 показано выполнение установки, когда с каждой стороны бычка 2 установлено по одной ортогональной турбине. Возможна также реализация изобретения в виде установки с несколькими турбинными водоводами и турбинами с каждой стороны бычка 2, соединенными в один гидроагрегат. При этом установка может содержать несколько блоков 9, кинематически соединяющих валы турбин и размещенных в герметичных полостях, образованных в соответствующих бычках. In FIG. 2 shows the installation, when on each side of the
Установка используется в составе приплотинной гидроэлектростанции (приливной или речной) и работает следующим образом. The installation is used as part of a dam hydroelectric station (tidal or river) and works as follows.
После открытия затворов 16 турбины 5 и 6 вращаются под действием напора воды, протекающей по их турбинным водоводам 3 и 4, который обеспечивается разницей уровней воды между верхним и нижним бьефами (см. фиг.1). After opening the
На речной ГЭС более высокие уровни воды со стороны водохранилища верхнего бьефа и более низкие за плотиной (в нижнем бьефе). На ПЭС более высокие уровни наблюдаются то с одной, то с другой стороны водовода 1, что связано с естественным чередованием приливов и отливов. Ортогональные турбины 5 и 6 могут работать в двустороннем турбинном режиме, т.е. при периодической смене направления течения воды по турбинному водоводу. При этом направление вращения турбин (а следовательно, и генератора 1) остается неизменным. At the river hydroelectric station, higher water levels are from the side of the upper pool and lower behind the dam (in the lower pool). At TEC, higher levels are observed either on one side or on the other side of conduit 1, which is associated with the natural alternation of tides.
Предложенное техническое решение позволяет повысить (по отношению к прототипу) эффективность использования водного потока, проходящего через рабочее сечение водовода. Предложенное решение допускает также дополнительное повышение энергоотдачи путем оптимизации геометрии проточных трактов турбин в соответствии с [2]. The proposed technical solution allows to increase (relative to the prototype) the efficiency of using a water stream passing through the working section of the water conduit. The proposed solution also allows an additional increase in energy efficiency by optimizing the geometry of the flow paths of turbines in accordance with [2].
Кроме того, к достоинствам предложенного решения относится:
- возможность компактно и с удобствами для эксплуатации разместить гидроагрегат, объединяющий в себе генератор(ы) и несколько турбин;
- возможность уменьшить число гидроагрегатов на многоагрегатных ПЭС или речных ГЭС и тем самым снизить стоимость электромеханического оборудования электростанции;
- возможность использовать в многотурбинных агрегатах ортогональные турбины - более дешевые, чем традиционные осевые (например, пропеллерного типа).In addition, the advantages of the proposed solution include:
- the ability to compactly and with ease of use place a hydraulic unit that combines the generator (s) and several turbines;
- the ability to reduce the number of hydraulic units at multi-unit power plants or river hydroelectric power plants and thereby reduce the cost of electromechanical equipment of a power plant;
- the ability to use orthogonal turbines in multi-turbine units - cheaper than traditional axial (for example, propeller-type).
Установка может быть выполнена в виде обладающего собственной плавучестью блок-модуля гидроэнергетического сооружения. The installation can be performed in the form of a hydropower unit module with its own buoyancy.
В этом случае отверстия турбинных водоводов 3 и 4 должны быть снабжены средствами для установки и снятия транспортных затворов 17, например ботопортов (плавающих затворов), а также средствами временной герметизации. In this case, the openings of the
Выполнение предложенной установки в виде обладающего собственной плавучестью блок-модуля дает возможность использовать наплавной способ возведения гидроэлектростанции, включающий промышленное изготовление и отладку блок-модулей (с гидроагрегатами и всем электромеханическим оборудованием машинного зала) на заводе-изготовителе и их доставку на плаву к месту эксплуатации. The implementation of the proposed installation in the form of a block module having its own buoyancy makes it possible to use the floating method of erecting a hydroelectric power station, including the industrial production and debugging of block modules (with hydraulic units and all electromechanical equipment of the machine room) at the manufacturer and their delivery afloat to the place of operation.
Плавучий блок-модуль может содержать плотину или фрагмент плотины гидроэлектростанции (ПЭС или ресной ГЭС) в виде полого верхнего строения 18 над водоводом 1. The floating block module may contain a dam or a dam fragment of a hydroelectric power station (PES or resnaya hydroelectric power station) in the form of a hollow upper structure 18 above the water conduit 1.
Для повышения ледостойкости возводимого гидросооружения ширина плотины (верхнего строения) может быть укорочена по отношению к длине водовода 1 и бычка 2 (см. фиг.1). To increase the ice resistance of the constructed hydraulic structure, the width of the dam (upper structure) can be shortened in relation to the length of the water conduit 1 and the bull 2 (see figure 1).
Источники информации
1. Авт. свид СССР 1606731, МПК F 03 B 1/00, 1990 г.Sources of information
1. Auth. USSR certificate 1606731, IPC F 03 B 1/00, 1990
2. Патент РФ 2044155, МПК F 03 B 1/00, 1995 г. 2. RF patent 2044155, IPC F 03 B 1/00, 1995
3. Авт. свид. СССР 1280178, МПК F 03 B 13/10, 1986 г. 3. Auth. testimonial. USSR 1280178, IPC F 03
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001135276/06A RU2216644C2 (en) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | Hydraulic turbine plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001135276/06A RU2216644C2 (en) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | Hydraulic turbine plant |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001135276A RU2001135276A (en) | 2003-08-10 |
RU2216644C2 true RU2216644C2 (en) | 2003-11-20 |
Family
ID=32027183
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001135276/06A RU2216644C2 (en) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | Hydraulic turbine plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2216644C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008026964A1 (en) * | 2006-08-30 | 2008-03-06 | Otkritoe Aktsiohernoe Obschestvo 'malaya Mezenskaya Pes' | Hydroelectric plant |
US7652388B2 (en) | 2007-10-04 | 2010-01-26 | Victor Lyatkher | Wave-flow power installation |
RU2526604C2 (en) * | 2009-04-07 | 2014-08-27 | Лусид Энерджи, Инк. | Hydroelectric power system and turbine in pipe |
RU177580U1 (en) * | 2017-03-06 | 2018-03-01 | Публичное акционерное общество "Федеральная гидрогенерирующая компания - РусГидро" | Containerized mini-hydro power unit with orthogonal turbine |
-
2001
- 2001-12-27 RU RU2001135276/06A patent/RU2216644C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008026964A1 (en) * | 2006-08-30 | 2008-03-06 | Otkritoe Aktsiohernoe Obschestvo 'malaya Mezenskaya Pes' | Hydroelectric plant |
US7652388B2 (en) | 2007-10-04 | 2010-01-26 | Victor Lyatkher | Wave-flow power installation |
RU2526604C2 (en) * | 2009-04-07 | 2014-08-27 | Лусид Энерджи, Инк. | Hydroelectric power system and turbine in pipe |
RU177580U1 (en) * | 2017-03-06 | 2018-03-01 | Публичное акционерное общество "Федеральная гидрогенерирующая компания - РусГидро" | Containerized mini-hydro power unit with orthogonal turbine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1085265A (en) | Dam with reversible hydroelectric station | |
US4275989A (en) | Reversible pump-turbine | |
US20060008351A1 (en) | Installation for harvesting energy of tides (INET) in shallow waters | |
KR100534546B1 (en) | Water power plant | |
RU2216644C2 (en) | Hydraulic turbine plant | |
ITTO20090592A1 (en) | MODULE FOR THE PRODUCTION OF ELECTRICAL AND CENTRAL ENERGY FOR THE PRODUCTION OF ELECTRICAL ENERGY INCLUDING THE MODULE. | |
CN103119288A (en) | Extracting energy from flowing fluids | |
KR19990012864A (en) | Output device by rotating method with buoyancy | |
KR101391451B1 (en) | High Performance Two Way Gearless Tidal Power Plant using Synchronized Dual Drive Axles | |
KR20120109933A (en) | Multiple hydro generating system which used floating water-wheel of cylinder type | |
KR20120095751A (en) | Complex generator using wave and wind | |
KR101088101B1 (en) | Small hydropower generating system | |
RU2306385C1 (en) | Hydraulic system | |
KR20050055634A (en) | The composite power station system from tidal power, compressed air, compressed water and solar energy | |
JPH03294662A (en) | Sea water pumping power generator | |
RU2362905C2 (en) | Hydraulic driver | |
RU60644U1 (en) | HYDRO POWER PLANT | |
CN207598414U (en) | Tide and flow magnitude electricity generation system | |
RU2305792C2 (en) | No-head chain hydroelectric station using energy of river flows and tides | |
WO2008002115A1 (en) | Diaphragm hydrounit for converting gravitational force into a torque for a fuel-less engine and said engine | |
RU2804790C1 (en) | Coastal flow hydroelectric power plant | |
KR20120052459A (en) | Hydroelectric power system | |
CN211202186U (en) | Coupling type submersible power generation device | |
RU2398069C1 (en) | Method for development of power plant | |
TWM527918U (en) | Micro hydro-power generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051228 |