ШАХТНАЯ ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Полезная модель относится к гидротехнике, в частности к средненапорным и низконапорным гидроаккумулирующим электростанциям [ГАЭС], сооружаемым в нескальных грунтах, с шахтным (полуподземным) расположением вертикальных обратимых гидроагрегатов.
Известна конструкция гидроаккумулирующей электростанции, предложенной в 70-х г.г. прошлого века, состоящей из соосных, размещенных в грунте железобетонных цилиндров, пространство между которыми образует кольцевой водовод; в нем по винтовой линии расположены ребра для закручивания потока воды вместо отсутствующей спиральной камеры насоса-гидротурбины.
Внешний цилиндр является облицовкой шахты, а внутренний цилиндр - транспортной полостью для опускания и монтажа оборудования. В полости внутреннего цилиндра установлен вертикальный гидроагрегат с обратимой насос-гидротурбиной и с обратимым гидрогенератором-электродвигателем. Ребра, расположенные по винтовой линии перед обратимым рабочим колесом насоса-гидротурбины имеют
подвижную концевую часть для регулирования расхода воды в обоих направлениях потока воды, который в турбинном режиме после рабочего колеса проходит в отсасывающую-всасывающую трубу и далее через сопряженный с ней железобетонный напорный тоннель - к водовыпуску-водоприемнику нижнего бассейна гидроаккумулирующей электростанции. В насосном режиме рабочее колесо, вращаясь в противоположном направлении, направляет поток воды через спиральные ребра кольцевого промежутка к водоприемнику-водовыпуску верхнего бассейна, SU 589320.
Такая конструкция гидроаккумулирующей установки потенциально имеет несомненные преимущества перед вариантом подземной гидроаккумулирующей электростанции в скальных грунтах, перед конструкцией гидроаккумулирующей электростанции в одинарном опускном железобетонном колодце большого диаметра с сильно изогнутой отсасывающей-всасывающей трубой, а также перед вариантами традиционной (типовой) конструкции средненапорной гидроаккумулирующей электростанции в нескольких грунтах в расположением стальных или сталежелезобетонных водоводов на уположенном склоне между зданием электростанции, возведенном в глубоком котловане нижнего бассейна, и водоприемником-водовыпуском, расположенным в акватории верхнего бассейна и перед традиционной конструкцией русловой низконапорной гидроаккумулирующей
электростанции в нескальных грунтах, также требующей разработки глубокого котлована для здания электростанции с водоприемником-водовыпуском.
Основное преимущество устройства по SU 589320, принятого нами за прототип, заключается в потенциально значительном сокращении объема строительных работ и сокращении срока возведения пускового комплекса гидроаккумулирующей электростанции.
Однако такая конструкция нигде в мире до сих пор ни в скальных, ни в мягких грунтах не осуществлена. Основными причинами являются технические и технологические сложности при возведении соосных железобетонных колодцев со спиральными ребрами между ними, особенно в нескальных грунтах, а также необходимость радикального изменения конструкции обратимой насос-гидротурбины для обеспечения управления подвижными концевыми частями спиральных ребер.
Задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции и возведения ГАЭС.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что в шахтной гидроаккумулирующей электростанции, сооружаемой в нескальных грунтах, включающей верхний бассейн, в котором расположен вертикальный шахтный водоприемник-водовыпуск верхнего бассейна, обратимый гидроагрегат, содержащий обратимую гидротурбину со
статором, снабженную подводящим-отводящим воду органом, вертикальный шахтный кольцевой водовод, образованный соосными внутренним и наружным железобетонными колодцами, причем обратимая гидротурбина размещена в гидротурбинном блоке, расположенном в нижней части наружного железобетонного колодца, отсасывающую-всасывающую трубу гидротурбинного блока, соединенную с напорным тоннелем, выведенным в нижний бассейн, снабженным на конце вертикальным шахтным водовыпуском-водоприемником, связанным посредством радиально установленных бычков с напорным туннелем, подводящий-отводящий воду орган обратимой гидротурбины выполнен в виде совокупности вертикальных колонн с поперечным сечением каждой колонны в виде обтекаемого гидродинамического профиля, установленных равномерно по периметру вокруг статора гидротурбины обратимого гидроагрегата и встроенных консольно во внутренний колодец, при этом отсасывающая-всасывающая труба выведена через отверстие в стенке наружного колодца в напорный тоннель с водовыпуском-водоприемником нижнего бассейна, а водоприемник-водовыпуск верхнего бассейна включает радиально установленные между внутренним и наружным железобетонными колодцами бычки.
Заявителем не выявлены технические решения, тождественные заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее
соответствии критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - гидроаккумулирующая станция в разрезе;
на фиг.2 - вид «К» по фиг.1;
на фиг.3 - разрез «А-А»;
на фиг.4 - разрез «В-В»;
на фиг.5 - план пускового комплекса, включающего две параллельно возводимых установки (N1 и N2).
Шахтная гидроаккумулирующая электростанция, сооружаемая в нескальных грунтах, включает верхний бассейн 1, в котором расположен вертикальный шахтный водоприемник-водовыпуск 2, обратимый гидроагрегат содержит обратимую гидротурбину 3 со статором 4, снабженную подводящим-отводящим воду органом, выполненным в виде совокупности вертикальных колонн 5 с поперечным сечением каждой колонны 4 в виде обтекаемого гидродинамического профиля (фиг.3). Часть колонн 5 могут быть сплошные, часть - полые. Колонны 5 установлены равномерно по периметру вокруг статора 4. Шахтный кольцевой водовод 7 образован соосным внутренним 8 и наружным 9 железобетонными колодцами. Колонны 5 встроены консольно во внутренний колодец 8. Обратимая гидротурбина 3 размещена в гидротурбинном блоке 10, расположенном в нижней части наружного
колодца 9. Отсасывающая-всасывающая труба 11 гидротурбинного блока 10 соединена с напорным тоннелем 12, через отверстия 13 в стенке колодца 9, выведенным в нижний бассейн 14 через водовыпуск-водоприемник 15 нижнего бассейна. Водоприемник-водовыпуск 2 верхнего бассейна включает радиально установленные между внутренним и наружным колодцами 8 и 9 бычки 16.
Шахтная гидроаккумулирующая электростанция работает следующим образом. В турбинном режиме поток воды из верхнего бассейна 1 через вертикальный шахтный водоприемник-водовыпуск 2 поступает в шахтный кольцевой водовод 7 и через вертикальные колонны 5 и статор 4 поступает к направляющему аппарату и рабочему колесу обратимой гидротурбины 3. Гидротурбина 3 приводит в действие гидрогенератор-электродвигатель 17. Затем вода через отсасывающу-всасывающую трубу 11 и отверстие 13 в стенке колодца 9 выходит в тоннель 12 и далее через водовыпуск-водоприемник 15 поступает в нижний бассейн 14. В насосном режиме гидроаккумулирующая электростанция работает в обратном порядке. Выполнение подводящего-отводящего воду органа обратимой гидротурбины в настоящей полезной модели в виде совокупности колонн позволяет исключить сложные и трудновыполнимые спиральные ребра, выполняющие в прототипе функцию спиральной камеры. Существенно упрощается возведение
ГАЭС. Возможно параллельное возведение двух и более гидроаккумулирующих установок, что позволяет возвести пусковой комплекс в более короткие сроки.