КАСКАД ДЕРИВАЦИОННЫХ ГИДРОЭЛЕКРОСТАНЦИЙ

Полезная модель относится к области гидротехники и может применяться при проектировании, сооружении и эксплуатации деривационных электростанций мощностью до 100 МГвт.
Применение деривационных электростанций позволяет значительно удешевить процесс выработки электроэнергии, сохранить экологическую чистоту местности, экономить топливо за счет сокращения количества ТЭЦ, экономить тепловые сборки на АЭС. Достигается это за счет использования кинетической энергии существующих и неиспользуемых водных потоков.
Известен каскад деривационных гидроэлектростанций по патенту RU 2021424. По известному патенту выполнены железобетонные гидротехнические сооружения П- или Г-образной формы, обращенные торцовой частью навстречу потоку воды и расположенные в средней части русла реки или у ее берега. В гидротехнических сооружениях установлены водоводы, на выходе из которых размещены турбины, соединенные с генераторами. Вода из реки поступает по трубам на турбины, которые вращают генераторы, вырабатывающие электроэнергию.
Недостатками аналога являются:
- невысокая мощность гидроагрегатов, запитываемых водой только из труб;
- установка гидроагрегатов непосредственно в канале, закрытом железобетонной крышей, что осложняет техническое обслуживание, ремонт и замену гидроагрегатов.
Известен каскад деривационных гидроэлектростанций по патенту SU 1828940, принятый за прототип. По прототипу к реке присоединен обводной закрытый железобетонный канал, дно которого расположено на несколько метров ниже уровня реки. В месте присоединения канала к реке установлена подпорная плотина, на которой установлены гидротурбины и электрогенераторы. На самом канале в нижнем бьефе плотины построен каскад деривационных электростанций. Каждая гидроэлектростанция содержит два электрогенератора, расположенных горизонтально и установленных на домкратах, опирающихся на дно канала. Между электрогенераторами и соосно с ними расположена гидротурбина. Валы электрогенераторов соединены с валами гидротурбин посредством муфт. Вода из реки впадает в обводной канал и вращает гидроагрегаты, протекая по наклонному днищу обводного канала, и вытекает в реку.
Недостатком прототипа является установка гидроагрегатов непосредственно в канале, закрытом железобетонной крышей, что осложняет замену требующих ремонта гидроагрегатов.
Задачей полезной модели является разработка оборудования гидроэлектростанций, представляющего собой быстросъемные модули, что соответствует современным тенденциям эксплуатации этого оборудования.
Техническим результатом предложенной полезной модели является устранение указанного выше недостатка прототипа, а именно:
- упрощение и ускорение замены требующих ремонта гидроагрегатов.
Технический результат достигается тем, что в каскаде деривационных гидроэлектростанций, содержащем водоем, плотину, железобетонный канал, расположенный в нижнем бьефе плотины, последовательно установленные в канале гидроагрегаты, согласно полезной модели железобетонный канал выполнен открытым, между стенками канала установлены металлические съемные основания, опирающиеся на вертикальные стержни, нижние концы которых закреплены в днище канала, к съемным основаниям прикреплены гидроагрегаты, каждый из которых состоит из соосных и вертикально расположенных гидротурбины и электрогенератора.
Валы электрогенераторов и гидротурбин соединены фрикционными муфтами.
Нижние концы валов гидротурбин с герметичными подшипниками установлены в нишах, выполненных в днище канала.
Максимальные размеры узла, содержащего металлическое съемное основание в сборе с гидротурбинами и генераторами, по длине, ширине и высоте составляют соответственно 4×4×18,7 м.
Выполнение железобетонного канала открытым упрощает и ускоряет замену требующих ремонта гидроагрегатов, так как при этом отпадает необходимость по сравнению с прототипом снятия, а затем установки крыши.
Установка между стенками канала металлических съемных оснований, к которым прикреплены гидроагрегаты, каждый из которых состоит из соосных и вертикально расположенных гидротурбины и электрогенератора, также упрощает и ускоряет замену требующих ремонта гидроагрегатов, так как для достижения этого достаточно с помощью грузоподъемного механизма снять основание с прикрепленным к нему гидроагрегатом и вместо снятого узла на его место установить резервный узел, а снятый узел погрузить на транспортное средство и доставить на место ремонта.
Вертикальные стержни, нижние концы которых закреплены в днище канала, способствуют точной установке на них отремонтированных агрегатов, что упрощает и ускоряет их замену.
Максимальные размеры узла, содержащего металлическое съемное основание в сборе с гидротурбинами и генераторами, по длине, ширине и высоте составляющие соответственно 4×4×18,7 м, соответствуют максимальным габаритам грузов, перевозимых по железной дороге.
Установка нижних концов валов гидротурбин с герметичными подшипниками в нишах, выполненных в днище канала, обеспечивает монтаж и демонтаж гидротурбин с электрогенераторами без какого-либо их закрепления или открепления.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 приведена принципиальная схем каскада деривационных гидроэлектростанций.
На фиг.2 изображен разрез А-А на фиг.1.
На фиг.3 изображен разрез многорядного каскада электростанций.
Каскад деривационных гидроэлектростанций содержит плотину 1, образующую водоем 2. В нижнем бьефе плотины 1 установлен железобетонный канал 3, выполненный открытым. К стенкам канала 3 последовательно и попарно прикреплены ограничительные рамки 4, выполненные из профильного проката. Между рамками 4 и стенками канала 3 установлены металлические съемные основания 5, опирающиеся на вертикальные стержни 6, нижние концы которых закреплены в днище канала. К съемному основанию 5 прикреплены гидроагрегаты 7, каждый из которых состоит из соосных и вертикально расположенных гидротурбины 8 и электрогенератора 9, валы которых соединены фрикционными муфтами 10. Нижние концы валов 11 гидротурбин 8 с герметичными подшипниками 12 установлены в нишах 13, выполненных в днище канала 3.
Водный поток из водоема 2 через плотину 1 сбрасывается вниз в железобетонный канал 3, вращает гидротурбины 8 и электрогенераторы 9. Генерируемая электроэнергия передается по проводам в существующие электросети.
Для ремонта и замены гидроагрегата 7 отсоединяют электрогенератор 9 от электросетей, выключают фрикционную муфту 10, разъединив тем самым валы электрогенератора и гидротурбины и с помощью грузоподъемного механизма снимают основание 5 со стрежней 6 вместе с гидроагрегатом 7, на место снятого узла устанавливают резервный узел, а снятый узел грузят на транспорт и доставляют его на место ремонта. Электрогенератор подключают к электросети и включают фрикционную муфту 10.
Предложенный каскад деривационных гидроэлектростанций найдет широкое применение в гидроэнергетике и будет способствовать снижению стоимости генерируемой электроэнергии, а также снижению количества ТЭЦ и АЭС.