Гидроэнергетическая станция по производству электрической энергии мелководными речками
HYDROPOWER STATION FOR THE PRODUCTION OF ELECTRICAL ENERGY BY SHALLOW RIVERS

Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к установкам по использованию энергии стока мелководных речек. Известен ряд устройств по выработке электроэнергии водными источниками.
К ближайшему аналогу (прототипу) изобретения можно отнести гидроэнергетическую станцию, расположенную на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды, содержащий гидравлический двигатель, состоящего из блока лопастных винтов осевого типа, установленных навстречу водяному потоку, с возможностью передачи вращения на ротор электрогенератора (см. RU 2527277 С1, 27.08.2014, F03B 17/06).
Задача изобретения - использовать природное, свободное движение потока воды, ее гидравлическую энергию. Природа создала огромное количеством мелководных речек со слабо движущей гидравлической энергией потока воды. Природную энергию мелководных речек можно массово использовать, применив данное изобретение, для непрерывной работы гидроэлектрических станций круглый год. Расширение возможностей для использования в местах, недоступных для подсоединения к электросети общего пользования потребителю электроэнергии.
Заявленный технический эффект достигается гидроэнергетической станцией по производству электрической энергии мелководными речками, содержащей гидравлический двигатель, включающий лопастной винт осевого типа, установленный в горизонтальном положении навстречу водяному потоку с возможностью передачи вращения на ротор электрогенератора. Согласно изобретению станция снабжена строением, расположенным в котловане на краю берега речки в зоне открытой водной поверхности и включающим входной водопровод, принимающий водный поток, и выходной водопровод, его выводящий, дисковые затворы, защитные сетки и технологический отсек, при этом водопроводы расположены между собой под углом ниже уровня дна речки, в технологическом отсеке расположен электрогенератор, выходной водопровод направлен в речку по ходу течения потока, а на его конце установлена отсасывающая труба, пропускающая верхний слой водяного потока, создавая эффект высасывания отработанного водяного потока из выходного водопровода, причем гидравлический двигатель размещен посредством фланцевых соединений между входным и выходным водопроводами с возможностью перекрытия водопроводов при выполнении технического обслуживания гидравлического двигателя дисковыми затворами, а защитные сетки установлены на концах водопроводов. Произведенная электрическая энергия от электрогенератора поступает в электросеть потребителю электрической энергии.
На фиг. 1 изображена гидроэнергетическая станция, вид со стороны берега речки в разрезе. Изображена схема движения рабочего тела и потока воды в речке и через входной водопровод, лопасти гидродвигателя, выходной водопровод, и отсасывающую трубу. На фиг. 2 изображена гидроэнергетическая станция и технологический отсек, вид в плане в разрезе. На фиг. 3 изображен лопастной винт гидравлического двигателя, размещенного между входным и выходным водопроводами фланцевыми соединениями. Показан дисковый затвор и уплотнение вала. На фиг. 4 изображен фрагмент сетки, установленных на концах водопроводов. На фиг. 5 изображена электрическая схема.
Гидроэнергетическая станция 1 расположена в котловане 2 на краю берега 3 мелководной речки 4 в зоне открытой водной поверхности речки 4 со свободной движущей энергии потока воды. Гидроэнергетическая станция 1 состоит из строения, входящего в него: входного водопровода 5, принимающего водный поток речки 4; технологического отсека 6, где расположен электрогенератор 7 и выходного водопровода 8, выводящего отработанное рабочее тело, направленное в речку 4 по ходу течения потока. На конце выходного водопровода 8 установлена отсасывающая труба 9, пропускающая через себя верхний слой потока речки 4. Гидравлический двигатель 10 состоит из лопастного винта 11 осевого типа, установленного в горизонтальном положении. Гидравлический двигатель 10 размещен между входным и выходным водопроводами 5 и 8, которые соединенными фланцами 12 и 13, где установлены дисковые затворы 14, 15 и уплотнение 24 вала 17. Концы водопроводов 5, 8 и отсасывающая труба 9 защищены сетками 16. Ротор электрогенератора 7 получает вращение через вал 17 от гидравлического двигателя 10. Гидроэнергетическая станция 1 включает в себя: электрогенератор 7, выпрямитель 18, контроллер 19, инвертор 20, распределительный электрощит 21, электрический счетчик 22. Электро-технические приборы гидроэлектрической станции 1 соединены между собой проводами и подключены в общую сеть 23 потребителей электричества.
Гидроэнергетическая станция 1 работает следующим образом.
Водный поток речки 4 непрерывно движется в одном направлении со свободной движущей гидравлической энергией потока воды. Часть встречного, верхнего потока речки 4 отбирается входным водопроводом 5. Поток во входном водопроводе 5 продолжает движение с гидравлической энергией потока и действием силы тяжести вниз, что образует рабочее тело, увеличивая движущую гидравлическую энергию потока. Гидравлическая энергия потока рабочего тела воздействует на лопасти винта 11 гидравлического двигателя 10. Лопасти винта 11 гидравлического двигателя 10 принимают прямолинейное движение потока рабочего тела с гидравлической энергией и преобразуют ее во вращательное движение лопастного винта 11, в механическую энергию. Рабочее тело, проходя через лопасти винта 11, отдает часть движущей энергии потока на механическую работу. От расхода энергии сила движения потока слабеет. Отработанное рабочее тело поступает в выходной водопровод 8, направляя его в речку 4 по ходу течения потока. На конце выходного водопровода 8 отработанное рабочее тело захватывается наиболее быстрым течением потока реки 4, протекающим в отсасывающей трубе 9, создавая эффект высасывания отработанного рабочего тела из выходного водопровода 8. В итоге эффективнее работает лопастной винт 11 гидравлического двигателя 10 в условиях мелководной речки 4 со слабой движущей энергией потока воды. Вращательное движение получает вал 17 ротора электрогенератора 7. Электрогенератор 7 производит электрическую энергию переменного тока. От электрогенератора 7 электрическая энергия переменного тока по проводам передается к трехфазному выпрямителю 18. Для стабилизации напряжения в электроцепи установлен контроллер 19, который обеспечивает заряд аккумуляторов постоянным напряжением 12 в. Для питание бытовых электрических приборов, которые работают от переменного тока, в электроцепи установлен инвертор 20. Инвертор 20 преобразует постоянное напряжение с 12 в в переменное напряжение 220 в. Переменное напряжение 220 в подается на распределительный электрощит 21, от которого электрическая энергия распределяется на внутреннее потребление и направляется в общую сеть потребителей электрической энергии 23. Для учета количества выработанной и потребляемой электрической энергии установлен электрический счетчик 22. При выполнении технического обслуживания гидравлического двигателя 10 входной и выходной водопроводы 5 и 8 перекрываются дисковыми затворами 14 и 15.