RU2561819C2 - Hydroelectric pumped storage power plant for high water heads - Google Patents

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: invention relates to hydraulic power industry. A hydroelectric pumped storage power plant (HPSPP) for high water heads includes vertically installed pipe 2, in the lower part of which there is annex 5, in which hydraulic turbine 6 with radial blades and of a hood shape is installed. Hydraulic turbine 6 is put on support 9 including bearings 10 and trolley 11 with a possibility of its being rolled back along reinforced-concrete plate 12 with holes. Under plate 12 there is channel 14, the lower end of which borders on the aft bay of HPSPP.

EFFECT: invention is aimed at improvement of efficiency, simplification of repair and construction works.

1 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к гидроаккумулирующим электростанциям /ГАЭС/, в которых водонапорная труба установлена вертикально, а насосная - под углом.The invention relates to hydropower, in particular to a pumped storage power plant / PSPP /, in which a water pipe is installed vertically and a pump pipe is installed at an angle.

Известный патент Украины №85506, в котором водонапорная труба установлена вертикально, внутри которой на валу установлены с промежутками гидротурбины, а снизу на том же валу укреплено зубчатое колесо с возможностью передачи оборотов его через определенный механизм на ротор электрогенератора, установленный на заданном расстоянии от напорной трубы. Вал опирается на опору, установленную в раме, которая прикреплена к низу напорной трубы. Насосная труба, через которую подается вода с нижнего водохранилища ГАЭС на верхнее водохранилище, не показана так, как она известна из а.с. СССР №1366682, где она расположена под углом. Под зубчатым колесом и рамой в этом изобретении содержится короб, в который стекает вода с напорной трубы и далее течет в нижний бьеф ГАЭС.The well-known patent of Ukraine No. 85506, in which a water pipe is installed vertically, inside of which a hydraulic turbine is installed at intervals, and a gear is mounted on the same shaft from below, with the possibility of transmitting its revolutions through a specific mechanism to the generator rotor installed at a predetermined distance from the pressure pipe . The shaft rests on a support mounted in a frame that is attached to the bottom of the pressure pipe. The pump pipe through which water is supplied from the lower reservoir of the PSPP to the upper reservoir is not shown as it is known from the AS USSR No. 1366682, where it is located at an angle. Under the gear wheel and frame, this invention contains a box in which water flows from the pressure pipe and then flows into the lower pool of the PSPP.

Недостатком этого изобретения является то, что вал, на котором укреплены гидротурбины, установленные с промежутками по всей длине его внутри трубы, имеет большой вес и трение в подшипниковых опорах, что тормозит вращение гидротурбин, чем снижает КПД ГАЭС. Зацепление зубчатого колеса с другим зубчатым колесом находится в водной среде, что увеличивает трение. Замена подшипников опоры и гидротурбин также представляет большую сложность и требует остановки ГАЭС на большое время.The disadvantage of this invention is that the shaft on which the hydraulic turbines are mounted, installed at intervals along its entire length inside the pipe, has a large weight and friction in the bearings, which inhibits the rotation of the hydraulic turbines, thereby reducing the efficiency of the PSP. The gear engagement with the other gear is in an aqueous medium, which increases friction. Replacing bearings of bearings and hydraulic turbines is also of great complexity and requires stopping the PSP for a long time.

Задача предложенного изобретения - повышение КПД, упрощение ремонта ГАЭС и упрощение строительных работ при строительстве ГАЭС.The objective of the proposed invention is to increase the efficiency, simplify the repair of the PSPP and simplify the construction work during the construction of the PSPP.

Эта задача решается тем, что в гидроаккумулирующей электростанции /ГАЭС/ для высоких напоров воды, содержащей верхнее водохранилище, с которого протекает вода в напорную трубу, установленную вертикально, насосную трубу, установленную под углом, подающую воду в верхнее водохранилище, гидротурбину, вал которой включает зубчатую передачу, сочлененный с валом, передающим вращательное движение на ротор электрогенератора, размещенный за пределами напорной трубы, канал, в который стекает вода с напорной трубы, размещенный под железобетонной плитой с отверстиями, согласно изобретению, напорная труба содержит приставку, расположенную в нижней части ее, состоящую из двух частей, в которой установлена колпакоподобная гидротурбина с радиально-турбинными лопастями и гидротурбина посажена на опору, включающую подшипники, тележку с возможностью передвижения ее с гидротурбиной по железобетонной плите, гидротурбина включает редуктор, сочлененный с валом, передающим вращательное движение на электрогенератор, железобетонную плиту с отверстиями, под которой расположен канал, второй конец которого граничит с нижним бьефом ГАЭС.This problem is solved in that in a pumped storage power plant / PSPP / for high heads of water containing an upper reservoir, from which water flows into a discharge pipe installed vertically, a pump pipe installed at an angle that delivers water to the upper reservoir, a hydraulic turbine, the shaft of which includes a gear transmission articulated with a shaft transmitting rotational motion to the rotor of the electric generator located outside the pressure pipe, a channel into which water flows from the pressure pipe placed under the reinforced concrete Ita with holes, according to the invention, the pressure pipe contains a prefix located in its lower part, consisting of two parts, in which a cap-like hydroturbine with radial-turbine blades is installed and the hydroturbine is mounted on a support including bearings, a trolley with the possibility of moving it with a hydraulic turbine along a reinforced concrete slab, a hydraulic turbine includes a gearbox articulated with a shaft transmitting rotational motion to the electric generator, a reinforced concrete slab with holes, under which the channel is located, the second the end of which borders the lower pool of the PSP.

Предложенное изобретение в несколько раз увеличит КПД ГАЭС, сократит время, идущее на ремонт или замену гидротурбины, а также в разы уменьшит денежные средства при строительстве такой ГАЭС по сравнению с существующими ГАЭС.The proposed invention will increase the efficiency of the PSPP by several times, reduce the time it takes to repair or replace a hydraulic turbine, and also significantly reduce the money spent on the construction of such a PSPP compared to existing PSPPs.

Изобретение объясняется схематическим рисунком (рис. 1), на котором изображена ГАЭС в разрезе по вертикали.The invention is explained by a schematic drawing (Fig. 1), which shows the PSP in a vertical section.

ГАЭС содержит верхнее водохранилище 1, напорную трубу 2, которая в верхней части содержит заслонку 3, а нижняя часть трубы 2 содержит фланец 4, соединяющий трубу 2 с приставкой 5, состоящей из двух половинок, в которой установлена колпакоподобная с радиально-турбинными лопастями гидротурбина 6, включающая редуктор 7, зубчатые колеса которого сочленены с валом 8, с возможностью сочленения его с электрогенератором, который не показан на рисунке, опору 9 гидротурбины 6, включающую подшипники 10, установленные на тележке 11, с возможностью перемещения и фиксации ее на железобетонной плите 12 с отверстиями, которая укреплена на сваях 13, канал 14, расположенный под плитой 12, конец которого граничит с нижним бьефом ГАЭС.The PSPP contains an upper reservoir 1, a pressure pipe 2, which in the upper part contains a shutter 3, and the lower part of the pipe 2 contains a flange 4 connecting the pipe 2 to the prefix 5, consisting of two halves, in which a cap-like hydroturbine 6 with a radial-turbine blade is installed including a gearbox 7, the gears of which are articulated with the shaft 8, with the possibility of articulating it with an electric generator, which is not shown in the figure, the support 9 of the turbine 6, including bearings 10 mounted on the trolley 11, with the possibility of movement and fixing it on a reinforced concrete slab 12 with holes, which is mounted on piles 13, a channel 14 located under the slab 12, the end of which borders the lower head of the PSP.

ГАЭС работает так. PSP works like that.

При протекании воды с верхнего водохранилища 1 в напорную трубу 2 вода под силой напора, веса и кинетической энергии давит на лопасти гидротурбины 6, которая через редуктор 7 приводит во вращение вал 8, который приводит в действие электрогенератор ГАЭС, установленный за пределами приставки 5 до трубы 2 с приставкой 5. При этом вода через отверстия в железобетонной плите 12, опускается в канал 14 и далее течет по каналу 14 в нижний бьеф ГАЭС. При ремонте гидротурбины 6 фланцем 4 рассоединяют напорную трубу 2 с приставкой 5 и опору 9 вместе с гидротурбиной 6, редуктором 7, валом 8, тележкой 11 откатывают по железобетонной плите 12, на ее место устанавливают новую гидротурбину, подсоединяют приставку 5 к напорной трубе 2. Заслонку 3 устанавливают в исходное рабочее положение, и вода опять протекает в напорную трубу 2.When water flows from the upper reservoir 1 into the pressure pipe 2, water, under the force of pressure, weight and kinetic energy, presses on the blades of the hydraulic turbine 6, which drives the shaft 8 through the gearbox 7, which drives the PSPP generator installed outside the prefix 5 to the pipe 2 with the prefix 5. At the same time, water through the holes in the reinforced concrete slab 12 is lowered into the channel 14 and then flows through the channel 14 into the lower head of the PSPP. When repairing a hydraulic turbine 6 with a flange 4, the pressure pipe 2 with the prefix 5 and the support 9 are disconnected together with the hydraulic turbine 6, the gearbox 7, the shaft 8, and the trolley 11 are rolled back on the reinforced concrete plate 12, a new hydraulic turbine is installed in its place, the attachment 5 is connected to the pressure pipe 2. The damper 3 is set to its original operating position, and water again flows into the pressure pipe 2.

Claims (1)

Гидроаккумулирующая электростанция /ГАЭС/ для высоких напоров воды, содержащая верхнее водохранилище, с которого протекает вода в напорную трубу, установленную вертикально, насосную трубу, установленную под углом, подающую воду в верхнее водохранилище, гидротурбину, вал которой включает зубчатую передачу, сочлененный с валом, передающим вращательное движение на ротор электрогенератора, размещенный за пределами напорной трубы, канал, в который стекает вода с напорной трубы, размещенный под железобетонной плитой с отверстиями, отличающаяся тем, что напорная труба содержит приставку, расположенную в нижней части ее, состоящую из двух частей, в которой установлена колпакоподобная гидротурбина с радиально-турбинными лопастями и гидротурбина посажена на опору, включающую подшипники, тележку с возможностью передвижения ее с гидротурбиной по железобетонной плите, гидротурбина включает редуктор, сочлененный с валом, передающим вращательное движение на электрогенератор, железобетонную плиту с отверстиями, под которой расположен канал, второй конец которого граничит с нижним бьефом ГАЭС. A pumped storage power plant / PSPP / for high water heads, containing an upper reservoir, from which water flows into a discharge pipe installed vertically, a pump pipe installed at an angle, supplying water to the upper reservoir, a hydraulic turbine, the shaft of which includes a gear transmission coupled to the shaft, transmitting rotational motion to the rotor of the electric generator, located outside the pressure pipe, a channel into which water flows from the pressure pipe, placed under a reinforced concrete slab with holes, The fact that the pressure pipe contains a prefix located in its lower part, consisting of two parts, in which a cap-like hydraulic turbine with radial-turbine blades is installed and a hydraulic turbine is mounted on a support including bearings, a trolley with the possibility of moving it with a hydraulic turbine on a reinforced concrete slab, a hydraulic turbine includes a gearbox articulated with a shaft transmitting rotational motion to the electric generator, a reinforced concrete slab with holes, under which a channel is located, the second end of which borders the lower by the head of the PSPP.