RU2359083C2 - Tidal hydroelectric plant - Google Patents

Abstract

FIELD: power engineering. ^ SUBSTANCE: invention relates to hydroenergetics, to low pressure flows of seas, rivers and water outlets of hydro electric stations and reservoirs. A tidal hydroelectric plant contains a cylindrical body of the machine compartment with a gear box and electric generator of the tail hydroturbine with arms, mounted on its axis and the axis of rotation. On the upper part of the body is fixed a flat pylon, on the end of the pivot system and the axis of rotation. The body is suspended on a crossbeam in the passage of the catamaran for lifting the power station to the level of the servicing platform on the grooves of the support bridge pier, connected by the arch with a lifting mechanism. Arms of the hydroturbine are made short and wide sweptforward on the leading edge and with a concave surface in the form of a parabolic curve, and a convex surface of the tailpiece perforated with slanting slits. ^ EFFECT: reduces the depth of the low pressure power stations, increases the hydrodynamic quality of the hydroturbines arms, and ensures periodic lifting of the power station from the water. ^ 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике, к низконапорным течениям моря (приливы и отливы), рек и водосбросов гидроэлектростанций и водохранилищ.The invention relates to hydropower, to low-pressure sea currents (ebbs and flows), rivers and spillways of hydroelectric power stations and reservoirs.

Известна приливная электростанция (см. книгу Феликс Р. Патури. Зодчие XXI века, Москва: Прогресс, 1980, стр.68, ил.32), которая содержит горизонтальный капсюльный гидроагрегат с поворотными лопастями рабочего колеса с двухсторонней турбинной работой, в котором электрогенератор заключен в капсуле с каналами воздушного и водяного охлаждения и вмонтирован в шлюз-отверстие приливной плотины.A tidal power plant is known (see the book by Felix R. Paturi. Architects of the 21st Century, Moscow: Progress, 1980, p. 68, Fig. 32), which contains a horizontal capsular hydraulic unit with rotary impeller blades with two-sided turbine operation, in which the electric generator is enclosed in a capsule with air and water cooling channels and mounted in the lock-hole of the tidal dam.

На данной приливной электростанции высокие затраты на возведение плотины с туннельными водотоками, высокая себестоимость электроэнергии, низкий КПД лопастей турбины, ограниченность применения электростанции.At this tidal power plant, high costs for the construction of a dam with tunnel waterways, high cost of electricity, low efficiency of the turbine blades, limited use of the power plant.

Ближайшим аналогом данному изобретению является (см. кн. Л.Б.Бернштейн. Приливные электростанции в современной энергетике. М.: Госэнергоиздат, 1961, стр.34, рис.3-7). Данный агрегат содержит цилиндрический корпус обтекаемой формы тела вращения с хвостовой турбиной с длинными и узкими лопастями прямой стреловидности. Корпус в носовой части с редуктором и генератором - противовес турбине, вмонтирован на вертикальной оси в металлический каркас, который установлен на железобетонной раме на морском дне.The closest analogue to this invention is (see the book. LB Bernstein. Tidal power plants in modern energy. M: Gosenergoizdat, 1961, p. 34, Fig. 3-7). This unit contains a cylindrical body streamlined body of revolution with a tail turbine with long and narrow blades of direct sweep. The body in the bow with the gearbox and generator is a counterweight to the turbine, mounted on a vertical axis in a metal frame, which is mounted on a reinforced concrete frame on the seabed.

На данной электростанции высокие затраты на ее возведение и обслуживание на большой глубине, низкий КПД гидротурбины, ограничено применение.At this power plant, high costs for its construction and maintenance at great depths, low efficiency of a hydraulic turbine, application is limited.

Задачи, решаемые изобретением:The tasks solved by the invention:

- уменьшить глубину погружения низконапорной электростанции;- reduce the immersion depth of the low-pressure power plant;

- увеличить гидродинамическое качество лопастей гидротурбины;- increase the hydrodynamic quality of the blades of the turbine;

- установить электростанцию на подвеску с периодическим ее подъемом из воды.- install the power plant on the suspension with its periodic rise from the water.

Сущность изобретения заключается в следующем. Приливная электростанция содержит цилиндрический корпус машинного отделения с редуктором и электрогенератором, хвостовую гидротурбину с лопастями, установленными на ее оси, и ось поворота, в верхнюю часть корпуса вмонтирован плоский пилон на конце с системой шарниров и осью поворота, при этом корпус подвешен на грузовой балке в пролете катамарана для подъема электростанции на уровень площадки обслуживания по пазам стоек-быков, соединенных аркой с механизмами подъема, катамаран выполнен с округлыми обводами и вместе с корпусом образует подводный пролет с конфузорными стенками для увеличения подпора потока в его кормовой части, а лопасти гидротурбины выполнены короткими и широкими с обратной стреловидностью по передней кромке и с вогнутой поверхностью в виде параболической кривой, а выпуклая поверхность хвостовой части перфорирована косыми щелями, щели в поперечном сечении имеют форму серпа-полумесяца и выполнены стреловидными по потоку, при этом на выпуклой поверхности перекрыты поперек ребром жесткости.The invention consists in the following. The tidal power station contains a cylindrical engine compartment case with a gearbox and an electric generator, a tail turbine with blades mounted on its axis, and a pivot axis, a flat pylon at the end with a hinge system and a pivot axis is mounted in the upper part of the body, while the body is suspended on a cargo beam in span of a catamaran for lifting the power plant to the level of the service platform along the grooves of bull racks connected by an arch to the lifting mechanisms, the catamaran is made with rounded contours and together with the body form an underwater span with confuser walls to increase the flow backwater in its aft part, and the turbine blades are made short and wide with a reverse sweep along the leading edge and with a concave surface in the form of a parabolic curve, and the convex surface of the tail part is perforated by oblique slits, the slots in the cross section have the shape of a crescent moon and made swept downstream, while on a convex surface overlap across the stiffener.

ЧертежиBlueprints

Фиг.1 - общий вид электростанции.Figure 1 - General view of the power plant.

Фиг.2 - схема подвески электростанции на катамаране.Figure 2 is a suspension diagram of a power plant on a catamaran.

Фиг.3 - сечение по А-А.Figure 3 is a section along aa.

Фиг.4 - вид по стрелке Б (развернуто).Figure 4 is a view along arrow B (expanded).

Электростанция содержит корпус 1 (фиг.1), в него вмонтированы электрогенератор 2 и редуктор 3. В верхнюю часть корпуса вмонтирован пилон, направляющий аппарат с острым углом α обратной стреловидности по передней кромке. Электростанция на пилоне 4 при помощи осевого шарнира поворота и рыскания 5 и силовых шарниров подвешена на грузовой балке 6 в створе стоек-быков 7 в пролете катамарана 8 (фиг.2). На осевом шарнире 5 установлена кольцевая электромуфта 9 съема электротока с электрокабелем 10. В носовую часть корпуса вмонтирован поплавок 11, а в хвостовую часть гидротурбины - балласт 12, балансиры, обеспечивающие угол атаки корпуса к набегающему потоку. На ось гидротурбины вмонтирована лопасть 13 с острым углом β по концевой кромке со щелью 14 и ребром жесткости 15 (фиг.3). На фиг.4 обозначен ламинарный подслой 16, образующийся под давлением ядра потока на вогнутой поверхности в хвостовой части лопасти. На фиг.1 обозначено плечо рыскания Н корпуса электростанции в вертикальной плоскости по потоку.The power plant contains a housing 1 (Fig. 1), an electric generator 2 and a gear 3 are mounted in it. A pylon is mounted in the upper part of the housing, a guiding apparatus with an acute angle α of the reverse sweep along the leading edge. The power plant on the pylon 4 using the axial hinge of rotation and yaw 5 and power hinges is suspended on the cargo beam 6 in the alignment of the struts 7 in the span of the catamaran 8 (figure 2). On the axial hinge 5, an annular electrical coupling 9 for removing electric current with an electric cable 10 is installed. A float 11 is mounted in the nose of the body, and ballast 12 is mounted in the tail of the hydraulic turbine, balancers providing the angle of attack of the body to the incoming flow. A blade 13 is mounted on the axis of the hydraulic turbine with an acute angle β along the end edge with a slit 14 and a stiffener 15 (Fig. 3). Figure 4 shows the laminar sublayer 16, which is formed under pressure of the flow core on a concave surface in the tail of the blade. In Fig. 1, a yaw arm H of a power plant building is indicated in a vertical plane downstream.

РаботаWork

Приливная электростанция вертикально системой механизмов погружена в воду. Торможение набегающего потока в турбине образует центр гидравлического давления с плечом рыскания Н ориентации электростанции по потоку и обеспечивает оптимальный угол атаки корпуса к набегающему потоку. Крутящий момент на оси турбины передается на ось электрогенератора. Охлаждение электрогенератора производится воздушной циркуляцией по каналам пилона.A tidal power plant is vertically immersed in a system of mechanisms. Braking the incoming flow in the turbine forms a center of hydraulic pressure with the yaw arm H of the orientation of the power plant in the flow and provides an optimal angle of attack of the body to the incoming flow. Torque on the axis of the turbine is transmitted to the axis of the generator. The generator is cooled by air circulation through the pylon channels.

Данная конструкция позволит обеспечить двухстороннюю работу электростанции и подвеску ее в пролете мостов, а также повысит гидродинамическое качество гидротурбины.This design will allow for the two-way operation of the power plant and its suspension in the span of bridges, as well as increase the hydrodynamic quality of the turbine.

Claims (3)

1. Приливная электростанция, содержащая цилиндрический корпус машинного отделения с редуктором и электрогенератором, хвостовую гидротурбину с лопастями, установленными на ее оси, и ось поворота, отличающаяся тем, что в верхнюю часть корпуса вмонтирован плоский пилон на конце с системой шарниров и осью поворота, при этом корпус подвешен на грузовой балке в пролете катамарана для подъема электростанции на уровень площадки обслуживания по пазам стоек-быков, соединенных аркой с механизмами подъема, а лопасти гидротурбины выполнены короткими и широкими с обратной стреловидностью по передней кромке и с вогнутой поверхностью в виде параболической кривой, а выпуклая поверхность хвостовой части перфорирована косыми щелями.1. A tidal power station, comprising a cylindrical engine compartment body with a gearbox and an electric generator, a tail turbine with blades mounted on its axis, and a pivot axis, characterized in that a flat pylon at the end with a hinge system and a pivot axis is mounted in the upper part of the body, the hull is suspended on a cargo beam in the span of a catamaran for lifting the power plant to the level of the service platform along the grooves of bull racks connected by an arch to the lifting mechanisms, and the blades of the hydraulic turbine are made short and wide with a reverse sweep along the leading edge and with a concave surface in the form of a parabolic curve, and the convex surface of the tail portion is perforated by oblique slits. 2. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что катамаран выполнен с округлыми обводами и вместе с корпусом образует подводный пролет с конфузорными стенками для увеличения подпора потока в его кормовой части.2. The power plant according to claim 1, characterized in that the catamaran is made with rounded contours and together with the body forms an underwater span with confuser walls to increase the flow backwater in its stern. 3. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что щели в поперечном сечении имеют форму серпа-полумесяца и выполнены стреловидными по потоку, при этом на выпуклой поверхности перекрыты поперек ребром жесткости. 3. The power plant according to claim 1, characterized in that the cracks in the cross section are in the shape of a crescent-moon and are swept in the flow, while on the convex surface they are overlapped across the stiffener.

Images