КАСКАД ДЕРИВАЦИОННЫХ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Полезная модель относится к гидротехническим сооружениям, а точнее к каскадным деривационным гидроэлектростанциям и может быть использована для выработки электроэнергии при небольших расходах воды и достаточно больших уклонах свободной поверхности.
Известен каскад деривационных гидроэлектростанций (ГЭС), включающий размещенные на противоположных берегах реки верхнюю и нижнюю ГЭС, верхняя ГЭС снабжена водоприемником, подводящим и отводящим водоводами, нижняя ГЭС также снабжена подводящим и отводящим водоводами, водосливную плотину с водозаборным и водосбросным отверстиями (Пат. РФ №1430455, опубл. 15.10.1988). Изобретение направлено на повышение эффективности работы каскада и очень удобно обеспечивает поочередный ремонт каждой ГЭС. Однако в целом каскад довольно сложен.
Известен каскад деривационных гидроэлектростанций, включающий размещенную в водоеме водозаборную часть, соединенную с герметичным водонапорным водоводом, на котором последовательно расположены гидроагрегаты, при этом напорный водовод в месте расположения каждого гидроагрегата имеет резервный напорный водовод с резервным гидроагрегатом, турбины ГЭС каскада установлены с возрастанием КПД по направлению потока (Пат. РФ №2050434, опубл. 20.12.1995). Каскад деривационных ГЭС направлен на повышение мощности, сокращение затрат на строительство и эксплуатацию. Каскад оригинален, обеспечивает непрерывную работу, но все-таки сложноват.
Известен каскад деривационных гидроэлектростанций, включающий водосливную плотину, образующую водохранилище и имеющую водосброс, водозаборную часть, соединенную с герметичным напорным водоводом, снабженным затвором, турбинные водоводы и резервные водоводы с установленными в них гидроагрегатами и имеющие затворы, водоотводящий водовод (Пат. РФ №2228996, опубл. 20.05.2004). Использование изобретения позволяет увеличить пропускную способность и дальность прокачки воды основного водовода, а также предотвратить наводнение, загрязнение паводковых вод, повысить КПД. Каскад деривационных ГЭС довольно громоздкий и сложный. Этот каскад деривационных ГЭС является наиболее близким и принят за прототип.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в упрощении каскада при сохранении непрерывной и надежной работы.
Для достижения указанного технического результата в каскаде деривационных ГЭС, включающем водосливную плотину, образующую водохранилище и имеющую водосброс и водозаборную часть, соединенную с напорным водоводом, снабженным затвором, последовательно расположенные гидроагрегаты, водоотводящий водовод, резервный водовод с затворами, дополнительно перед каждым гидроагрегатом установлено аварийное устройство, каждое из которых подсоединено с помощью дополнительно установленного трубопровода к резервному водоводу, а последний подсоединен к водоотводящему водоводу, гидроагрегаты расположены на напорном водоводе. Водозаборная часть снабжена фильтром-сороулавливателем. Каждое аварийное устройство снабжено затвором и датчиком аварийного срабатывания. Водоотводящий водовод сообщен с водоемом. В качестве водоема могут быть использованы река, море, озеро или искусственно созданный водоем.
Предлагаемый каскад деривационных ГЭС довольно прост: на напорном водоводе последовательно размещены гидроагрегаты. А благодаря тому, что перед каждым гидроагрегатом установлено аварийное устройство, каждое из которых сообщено с помощью дополнительно установленного трубопровода с резервным водоводом, обеспечена непрерывная и надежная работа всего каскада. Это обусловлено тем, что в случае возникновения внештатной ситуации на гидроагрегате срабатывает датчик аварийного срабытывания аварийного устройства, в результате чего открывается затвор аварийного устройства и поток воды, минуя вышедший из строя гидроагрегат, направляется по трубопроводу в резервный водовод, к которому подсоединены с помощью трубопровода все гидроагрегаты. Таким образом, если один гидроагрегат выйдет из строя, то остальные продолжают работать.
Полезная модель поясняется чертежом, представленным на фигуре.
На фигуре схематично показан общий вид каскада деривационных гидроэлектростанций (ГЭС).
Каскад деривационных ГЭС содержит небольшую, но достаточную для забора воды водосливную плотину 1. Плотина 1 образует водохранилище 2. Плотина 1 имеет водосброс с затвором (на фиг. не изображены). В плотине 1 размещена водозаборная часть 3. Водозаборная часть 3 снабжена фильтром-сороулавливателем 4 и герметично соединена с напорным водоводом 5. Напорный водовод 5 снабжен затвором 6 для перекрытия водовода 5 в случае необходимости. На напорном водоводе 5 последовательно установлены гидроагрегаты 7, 8, 9. Перед каждым гидроагрегатом 7, 8, 9 установлено по одному аварийному устройству соответственно 10, 11, 12. Последний гидроагрегат 9 герметично соединен с водоотводящим водоводом 13, сообщенным с водоемом 14. В качестве водоема 14 может быть использованы река, озеро, море или искусственно созданный водоем. Устройства 10, 11, 12 герметично соединены с резервным водоводом 15 с помощью дополнительно установленных трубопроводов соответственно 16, 17, 18. Причем устройства 11, 12 подсоединены к резервному водоводу 15 через затворы соответственно 19, 20. Каждое из устройств 10, 11, 12 снабжено затвором (не показан на фиг.) и датчиком аварийного срабатывания (не показан на фиг.). Все гидроагрегаты 7, 8, 9 являются однотипными и соединены в единую герметически связанную систему.
Каскад деривационных ГЭС работает следующим образом.
Вода из водохранилища 2, образованного небольшой плотиной 1, по водозаборной части 3 через фильтр-сороулавливатель 4 при открытом затворе 6 поступает в напорный водовод 5. При этом наличие фильтра-сороулавливателя 4 предотвращает попадание в напорный водовод 5 мусора, что обеспечивает надежную работу гидротурбин. Далее вода поступает сначала на первый гидроагрегат 7, а затем на следующие гидроагрегаты 8 и 9. Водный поток вращает турбины всех гидроагрегатов 7, 8, 9 и происходит выработка электроэнергии. Вода из последнего гидроагрегата 9 поступает в водоотводящий водовод 13, а затем в водоем 14 (река, море, озеро или искусственно созданный). В случае аварийной ситуации на каком-либо гидроагрегате, например на гидроагрегате 7, срабатывает датчик аварийного срабатывания аварийного устройства 10, в результате чего затвор (на фиг. не показан) в устройстве 10 перекрывает доступ воды в гидроагрегат 7, и водный поток идет по трубопроводу 16 в резервный водовод 15 и при открытом затворе 19 поступает через устройство 11 на гидроагрегат 8, далее на гидроагрегат 9 и в отводящий водовод 13, сообщенный с водоемом 14. Предлагаемая полезная модель довольно проста и обеспечивает надежную и непрерывную работу каскада деривационных ГЭС.