МОДУЛЬНЫЙ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БЛОК

Полезная модель относится к гидротехнике и может быть использована при строительстве малых гидроэлектростанций , которые в последнее время получили широкое распространение во всем мрфе,так как малые ГЭС имеют ряд преимуществ перед обычными станциями,а именно,возможностью располагаться ближе к потребителю,высоким уровнем экологичности,меньшими единовременными капитальными затратами и меньшим сроком окупаемости.
Основной технической проблемой при строительстве малых ГЭС является создание оборудования,характеризующегося оптимальным сочетанием таких показателей как высокая надежность,простота обслуживания и низкая стоимость.
Для оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.
Известны малые ГЭС с использованием в качестве турбин стандартных насосов,см.,например,Виссарионов В.И. и др. Энергетические и гидродинамические характеристики насосных станций с осевыми насосами в режимах гидроаккумулрфования,Изд.ВУЗов СССР,серия Энергетика,1988г., N7,с.103-106.
Известны малые ГЭС в которых гидроэнергетический блок вьшолнен в виде обратимой гидромашины,см.,например,Грянко Л.П.,Умов В.А. и др.,Обратимые гидромашины ,Л.,Машиностроение,1981г. ,с.263.
М.кл. :Е02В
вания малой ГЭС.
Известен капсульный гидроэнергетический блок,включающий гидротурбину ,генератор и вспомогательное оборудование, заключенные в капсулу ,установленную в проточном тракте,см.,Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование ГЭС,Справочное пособие под редакцией Ю.С.Васильева и Д.С.Щавелева,т.1,М.,Энергоатомиздат,1988г.
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели, является следующее:
-электрический генератор размещен в капсуле ,находящейся в водной среде,что заставляет уменьшать его габариты, приводит к повышению плотности тока и требует эффективного его охлаждения,попытки же увеличения размеров генератора приводит к ухудшению к.п.д. гидротурбины,
-необходимость герметизации генератора и внутренней полости рабочего колеса,
-конструктивное усложнение направляющего аппарата
и опорных элементов вала ,в частности,необходимость контрподпятника ,
-сложность обслуживания электрического генератора.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции гидроэнергетического блока,повышение его к.п.д. и упрощение обслуживания.
Сущность заявляемой полезной модели выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.
Согласно полезной модели модульный гидроэнергетический блок,включающий гидротурбину,генератор и вспомогательное оборудование ,характеризуется тем,что гидротурбина выполнена в виде гидротурбины реактивного типа и установлена в проточном тракте,включающем направляющий аппарат,рабочее колесо гидротурбины,выходной статор и S-образную отсасывающую трубу,при этом вал турбины выведен наружу через стенку колена S-образной отсасьюающей трубы и соединен с валом генератора переменного тока,кроме того все элементы блока скомпонованы на единой конструктивной базе.
В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Кроме этого, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения либо особые условия его использованрш, а именно :
-S-образная отсасьшающая труба выполнена с двумя конфузорными участками,
-рабочее колесо гидротурбины и направляющий аппарат выполнены с поворотными лопастями и лопатками,при этом проточный тракт снабжен входным статором.
Заявленное техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующей во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения.
Непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявленной совокупности признаков заключается в компактной компоновке блока , минимальных его габаритных размерах при высокой эффективности использования напора воды.
Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим требованиям,предъявляемым к полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на представлен общий вид заявленного блока.
Заявленное устройство имеет проточный тракт,включающий направляющий аппарат 1,рабочее колесо гидротурбины 2 реактивного типа ,выходной статор 3 , S-образную отсасывающую трубу 4, снабженную в данном случае двумя конфузорными участками .Вал 5 гидротурбины 2 выведен наружу через стенку колена S-образной отсасьшающей трубы
4 и соединен с валом генератора переменного тока б через мультипликатор 7.Все элементы блока скомпонованы на единой конструктивной базе 8. Рабочее колесо гидротурбины 2 и направляющий аппарат-1 могут быть выполнены с поворотными лопастями и лопатками,при этом проточный тракт
может быть снабжен входным статором(на чертеже условно не показан).
Устройство работает следующим образом.
Модульный гидроэнергетический блок устанавливается у подпорного гидротехнического сооружения и вход его проточного тракта соединяется с водотоком с обеспечением расчетного напора . Поток воды в проточном тракте проходит направляющий аппарат 1,который обеспечивает наиболее эффективное его взаимодействие с лопастями гидротурбины 2 ,вращение с вала 5 которой передается на вал генератора переменного тока б. Выходной статор 3 поддерживает вал 5 и раскручивает потов воды,согласовьшая его со входом S-образной отсасывающей трубы 4,которая обеспечивает минимальные габариты блока. Конфузорные участки S-образной отсасывающей трубы 4 повышают эффективность прохождения потоком ее колен .
Блок имеет модульное исполнение,т.е. все его узлы скомпонованы на единой конструктивной базе 8,что позволяет унифицировать оборудование,упростить монтаж и обеспечивает возможность ускоренной транспортировки блока автотранспортом либо по железной дороге и быстрого его монтажа на месте установки.
Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается расчетами эксплуатационных характеристик и результатами испытаний натурного модульного гидроэнергетического блока ,который при напорах 7,4-8,8 м ,диаметре рабочего колеса 1,2 м и синхронной частоте вращения 333,3 об/мин имеет оптимум характеристики при мощности 450 кВт и КПД п  89%.
Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества:
-унифицированное оборудование,
-минимальные габариты,
-возможность ускоренной доставки и монтажа,
-удобство эксплуатации.