СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА МАЛЫХ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
CONSTRUCTION METHOD OF MIDGET HYDROELECTRIC POWER PLANTS

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к способам использования водных ресурсов равнинных рек для генерирования электрической энергии.
Известен способ использования водных ресурсов равнинных рек, включающий строительство на реках каскада плотин с потребителями воды, который характеризуется тем, что с целью уменьшения экологических нарушений в бассейне реки за счет снижения площадей отчужденных территорий речной поток сужают в плане посредством возведения на берегах по обе стороны русла реки продольных дамб, примыкающих низовыми торцами к плотинам со стороны верховых их граней, а параллельно дамбам по другую их сторону от реки выполняют каналы, устья которых сопрягают с рекой между низовыми гранями плотин и верховыми торцами продольных дамб, причем устья притоков реки соединяют с каналами, а на прилегающих к каналам площадях производят окультуривание земель, см. а.с. СССР 1645359, E02B 9/00.
Данный способ требует больших капитальных вложений и длительного срока строительства, так как предусматривает сооружение каскада плотин.
Известен способ строительства гидроэлектростанций на равнинных реках, включающий размещение по берегам вдоль течения реки совокупности гидроэлектростанций, соединенных между собой водоводами и затворами, который характеризуется тем, что с целью снижения экологического ущерба гидроэлектростанции выполняют бесплотинными и снабжают бассейнами нижнего бьефа, расположенными на берегу, при этом турбины гидроэлектростанций устанавливают ниже дна реки в месте расположения гидроэлектростанций на глубине 8 м, а водоводы прокладывают по дну реки и выполняют сифонными (см. патент РФ 2002888, E02B 9/00).
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано за прототип настоящего изобретения.
Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели, является сложность конструктивного выполнения гидроагрегатного блока, обусловленная необходимостью использования массивных гидротурбин для преобразования механической энергии потока воды в электрическую, необходимость заглубления гидротурбин в среднем на 8 м ниже дна реки, а также необходимость использования длинных сифонных трубопроводов с прокладкой их по дну водоема и береговых бассейнов нижнего бьефа, что делает этот способ капиталоемким и дорогостоящим.
В основу настоящего изобретения положена цель и решение задачи создания простого и некапиталоемкого способа строительства, обеспечивающего выработку гидроэлектроэнергии при минимальном экологическом ущербе для прилегающих к реке территорий.
Согласно изобретению указанная выше цель достигается за счет того, что способ строительства малых гидроэлектростанций, включающий сооружение гидроагрегатов, преобразующих энергию потока реки в электрическую, характеризуется тем, что гидроагрегаты сооружают в виде единых цельных блоков, представляющих собой гидротараны, в которых создают колебания давления, вызванные гидравлическими ударами, и линейные электрогенераторы, подвижные магнитные сердечники которых соединяют жесткими штоками с поршнями-клапанами гидротаранов для преобразования колебаний давления воды в них в колебания магнитных сердечников электрогенераторов, помещают гидроагрегаты, в частности гидротараны, по уровень воды в реке, создавая тем самым искусственный порог-водослив, обеспечивающий дополнительный напор воды перед гидроагрегатами.
Кроме того, заявленное техническое решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, а именно:
- гидроагрегаты выполняют в виде отдельных цилиндрических модулей, количество модулей выбирают в зависимости от мощности потока реки, располагают гидроагрегаты, в частности гидротараны, под уровнем воды в поперечном створе реки параллельно друг другу и ее течению;
- гидроагрегаты, в частности гидротараны, помещают по уровень воды в реке ниже глубины промерзания водной поверхности для обеспечения круглогодичной эксплуатации гидроагрегатов;
- линейные электрогенераторы модульных гидроагрегатов электростанций при полном погружении их под уровень воды в реке выполняют водонепроницаемыми.
В предложенном техническом решении достигается возможность получения электроэнергии без перекрытия русел рек плотинами, без заглубления гидроагрегатов под дно реки и без строительства длинных сифонных трубопроводов, обводных каналов и береговых бассейнов нижнего бьефа.
Способ преобразования механической энергии потока воды из кинетической в потенциальную и наоборот в устройствах, которые называются гидротаранами, известен (см. «Гидравлика». Н.Н.Кременецкий, Д.В.Штеренлихт, В.М.Алышев, Л.В.Яковлева. М.: Энергия, 1973, с.215-217).
Известны также линейные электрические генераторы, преобразующие механическую энергию возвратно-поступательного колебательного движения магнитного сердечника в электрическую такой же частоты (см. Патенты РФ №2209324, №2304341, H02K 35/02).
Способ строительства малых гидроэлектростанций реализуют следующим образом. Гидроагрегаты электростанций сооружают в виде единых цельных блоков, представляющих собой гидротараны, в которых создают колебания давления, вызванные гидравлическими ударами, и линейные электрогенераторы, подвижные магнитные сердечники которых соединяют жесткими штоками с поршнями-клапанами гидротаранов для преобразования колебаний давления воды в них в колебания магнитных сердечников электрогенераторов, помещают гидроагрегаты, в частности гидротараны, по уровень воды в реке, создавая тем самым искусственный порог-водослив, обеспечивающий дополнительный напор воды перед гидроагрегатами. Гидроагрегаты выполняют в виде отдельных цилиндрических модулей, количество модулей выбирают в зависимости от мощности потока реки, располагают гидроагрегаты, в частности гидротараны, под уровнем воды в поперечном створе реки параллельно друг другу и ее течению. Гидроагрегаты, в частности гидротараны, помещают по уровень воды в реке ниже глубины промерзания водной поверхности для обеспечения круглогодичной эксплуатации гидроагрегатов. Линейные электрогенераторы модульных гидроагрегатов электростанций при полном погружении их под уровень воды в реке выполняют водонепроницаемыми.
Использование заявленного технического решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает выработку гидроэлектроэнергии на равнинных реках без специального возведения каскада плотин, обводных каналов, береговых бассейнов нижнего бьефа, заглубления гидроагрегатов под дно водоема и сооружения длинных сифонных трубопроводов при минимальном экологическом ущербе для прилегающих к рекам территорий.