ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ БЕЗ ПЛОТИНЫ

Полезная модель относится к гидроэнергетике и может быть использована при проектировании и строительстве новых гидроэлектрических станций (ГЭС).
Известны ГЭС, включающие комплексы гидротехнических сооружений и энергетического оборудования, посредством которых энергия водных потоков преобразуется в электрическую энергию (Государственное научное издательство «Большая советская энциклопедия», 1952 г., т. 11, стр.349)
Недостатком известных ГЭС является их громоздкость и нанесение вреда окружающей среде.
Известна ГЭС, включающая плотину, водохранилище водонапорную башню гидроагрегатный блок, водовод, напорный трубопровод, отводной канал (там же, стр.358, рис.9.2), принятая за прототип.
Недостатком этой ГЭС является необходимость создания при ее сооружении отводного канала, плотины, водохранилища, которое затапливает леса, пахотные земли и, как следствие этого, их громоздкость и нанесение вреда окружающей среде.
Задачей полезной модели является сокращение объема строительных работ, создание экологически чистой гидроэлектростанции без плотины.
Для достижения указанного технического результата в гидроэлектрической станции, содержащей водохранилище, водонапорную башню, гидроагрегатный блок, водовод, напорный трубопровод, водохранилище и водонапорная башня выполнены в виде объединенных верхнего и нижнего резервуаров, при этом нижний резервуар снабжен камерой избыточного давления, закрепленной в его нижней части, водовод и напорный трубопровод установлены соосно, причем водовод на входе соединен с верхним резервуаром, а напорный трубопровод на выходе связан с гидроагрегатным блоком, размещенным в камере избыточного давления.
При этом верхний резервуар в нижней части, а напорный трубопровод на выходе выполнены в виде сужающегося вниз конуса.
Предлагаемая гидроэлектрическая станция иллюстрируется чертежами, представленными на фигурах 1, 2, 3.
На фиг.1 показан продольный разрез ГЭС в предпусковом режиме.
На фиг.2 показан продольный разрез ГЭС в режиме ее включения.
На фиг.3 показан продольный разрез ГЭС в режиме создания полного напора на гидроагрегате.
Гидроэлектрическая станция содержит объединенные верхний резервуар 1, нижний резервуар 2, установленные соосно водовод 3 и напорный трубопровод 4, гидроагрегатный блок, включающий гидрореактивную турбину 5 и генератор 6, размещенные в камере 7 избыточного давления, которая закреплена в нижней части нижнего резервуара 2.
Верхний резервуар 1 предназначен для заполнения водой заданного объема для нормальной работы гидроагрегатного блока и соединен со входом водовода 3, по которому вода сбрасывается в нижний резервуар 2 через напорный трубопровод 4 и камеру 7. На выходе напорный трубопровод связан с гидроагрегатным блоком.
Сброс воды регулируется датчиком 8 уровня воды в верхней части нижнего резервуара 2 и клапаном 9 на входе водовода 3.
Верхний резервуар 1 в нижней части для нагнетания воды в водовод 3, а напорный трубопровод 4 на входе для нагнетания в него воды из нижнего резервуара 2, выполнены в виде сужающегося вниз конуса.
Компрессор 10 через воздуховод 11 с обратным клапаном 12 создает избыточное давление в камере 7. Контроль за уровнем воды на выходе 13 камеры 7 осуществляется с помощью датчика 14 уровня воды.
Для предотвращения скапливания большого объема воздуха в верхней части нижнего резервуара 2, излишки воздуха сбрасываются через выходные отверстия 15 в атмосферу.
Верхний резервуар 1 имеет вход 16 для заполнения его водой, выход 17 для сброса воздуха в атмосферу и датчик 18 для регулирования заданного уровня воды.
Вентиль 19 на напорном трубопроводе 4 предусмотрен для остановки ГЭС.
Гидроэлектрическая станция работает следующим образом.
Сначала заполняют водой верхний резервуар 1 до определенного соответствующего уровня. Затем по водоводу 3 осуществляют сброс воды через напорный трубопровод 4 в нижний резервуар 2.
Вода по напорному трубопроводу 4 поступает в камеру 7 избыточного давления на турбину 5, которая потоком воды приводится во вращение. Далее вода с турбины через камеру 7 избыточного давления поступает в нижний резервуар 2. Уровень воды в нижнем резервуаре поднимается вверх до срабатывания датчика 8, закрывающего клапан 9 на входе водовода 3. Датчик срабатывает при достижении максимального расчетного напорного уровня. После этого вода из нижнего резервуара 2 самотеком нагнетается в напорный трубопровод 4. Тем самым начинается цикл, включающий в себя
самовосстановление напорного уровня, обеспечивающего непрерывную работу турбины 5.
В процессе заполнения нижнего резервуара 2 вода в камере 7 поднимается, обеспечивая сжатие воздушной прослойки в камере. Для поддержания необходимой величины давления воздуха в камере и определенного уровня воды на выходе 13 из камеры 7 используют компрессор 10.
Под действием ускорения свободного падения водяного потока в напорном трубопроводе 4 создается усилие воздействия на турбину 5. Это давление распределяется на площадь поверхности воды на выходе 13 из камеры 7. Эта площадь больше площади сечения напорного трубопровода 4, что создает усилие для подъема воды на необходимый уровень, обеспечивающий продолжение описанного процесса.
Использование полезной модели возможно с применением известных технических средств.