ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2114319
ВЕТРОГИДРОАККУМУЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
Имя изобретателя: Смагин Константин Александрович
Имя патентообладателя: Смагин Константин Александрович
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1996.08.05
Изобретение относится к ветро- и
гидроэнергетике и может быть использовано
для целей электрификации небольших
поселков, предприятий и фермерских
хозяйств, а также в водоподъемных
устройствах большой производительности
для целей водоснабжения и орошения. ВГАЭС
содержит низконапорную ГЭС, сообщенную с
верхним аккумулирующим бассейном,
водоподъемное устройство (ВУ), соединенное
с нижним и верхним аккумулирующими
бассейнами и резервуаром, в верхней части
которого расположен ветровой двигатель (ВД),
соединенный с элеваторами (Э) через
редуктор, и резервуар, соединенный с
высоконапорной подземной ГЭС. ВГАЭС
снабжена ВУ, выполненным в виде башни с
резервуаром демпферного типа в надземной
части и в виде скважин в подземной части с Э,
соединенными с ВД через двухступенчатый
редуктор с переключаемыми зубчатыми
передачами, причем Э выполнены в виде
шаровых поплавков-поршней, выполняющих
роль подъемника воды, скользящих в
вертикальных трубах-цилиндрах, имеющих
створчатый затвор для промежуточной
разгрузки воды. Низконапорная и
высоконапорная подземная ГЭС и резервуар
демпферного типа объединены в один блок с
ВУ, а работа ее осуществляется по
двухступенчатой схеме.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к ветро- и
гидроэнергетике и может быть использовано
для целей электрификации небольших
поселков, предприятий и фермерских
хозяйств, а также в водоподъемных
устройствах большой производительности
для целей водоснабжения и орошения.
Известна ветрогидроаккумулирующая
электростанция (ВГАЭС), содержащая
водоподъемное устройство, соединенное с
нижним бассейном, роль которого выполняет
зона грунтовых вод, и верхним бассейном,
роль которого выполняет резервуар, в
верхней части которого расположен ветровой
двигатель, соединенный с водоподъемным
устройством, и ГЭС со сбросом отработанной
воды в открытый водоем, соединенную с
резервуаром.
Недостатками этой ВГАЭС являются
отсутствие аккумулирующих бассейнов,
обеспечивающих работу ГЭС при наличии
ветра недостаточной силы и при отсутствии
ветра, выполнение водоподъемных устройств
без агрегатов и узлов, обеспечивающих
многоступенчатость и непрерывность работы,
что ограничивает диапазон рабочих
скоростей ветра, так как ветер в этом случае
должен обладать силой, достаточной для
подъема воды на полную высоту, со скоростью,
обеспечивающей непрерывную работу
гидроагрегата, использование в качестве
нижнего бассейна притока подземных вод в
опускной колодец, площадь которого
ограничена размерами водоподъемного
устройства, а при таких площадях фильтрации
можно ожидать малое поступление воды.
Известны водоподъемные устройства с
элеваторами, соединенными с ветровым
двигателем, причем элеваторы выполнены в
виде одной или двух перфорированных
прорезиненных лент.
Недостатком этих водоподъемных устройств
является их низкая эффективность при
создании агрегатов большой
производительности из-за конструкции
элеватора.
Цель изобретения - повышение КПД
ветрогидроаккумулирующей электростанции
за счет аккумулирующих бассейнов и
увеличения диапазона рабочих скоростей
ветра в результате применения нового
водоподъемного устройства большой
производительности, работающего по
двухступенчатой схеме.
Поставленная цель достигается тем, что
ветрогидроаккумулирующая электростанция,
содержащая низконапорную
гидроэлектростанцию (ГЭС), сообщенную с
верхним аккумулирующим бассейном,
водоподъемное устройство, соединенное с
нижним и верхним аккумулирующими
бассейнами и резервуаром, в верхней части
которого расположен ветровой двигатель,
соединенный с элеваторами через редуктор, и
резервуар, соединенный с высоконапорной
подземной ГЭС, снабжена водоподъемным
устройством, выполненным в виде башни с
резервуаром демпферного типа в надземной
части и в виде скважин в подземной части с
элеваторами, соединенными с ветровым
двигателем через двухступенчатый редуктор
с переключаемыми зубчатыми передачами,
причем элеваторы выполнены в виде шаровых
поплавков-поршней, выполняющих роль
подъемника воды, скользящих в вертикальных
трубах-цилиндрах, имеющих створчатый
затвор для промежуточной разгрузки воды,
низконапорная и высоконапорная подземная
ГЭС и резервуар демпферного типа
объединены в один блок с водоподъемным
устройством, а работа ее осуществляется по
двухступенчатой схеме.
Сравнение заявленного технического
решения с ближайшими аналогами и другими
техническими решениями, известными в
данной области техники, показало его
соответствие критериям изобретения.
На фиг. 1 показана компоновка
ветрогидроаккумулирующей электростанции с
подземным расположением здания ГЭС; на фиг.
2 - план демпферного резервуара на верхнем
уровне воды; на фиг. 3 - план водоподъемного
устройства на верхнем уровне воды в верхнем
бассейне; на фиг. 4 - план низконапорной и
высоконапорной ГЭС на уровне пола машзала;
на фиг. 5 и 6 - схема нового водоподъемного
устройства большой производительности,
работающего по двухступенчатой схеме.
Ветрогидроаккумулирующая электростанция (ВГАЭС)
содержит низконапорную
гидроэлектростанцию (ГЭС) с гидроагрегатом
14, сообщенную с верхним аккумулирующим
бассейном 11 гидроприводом 15, водоподъемное
устройство (фиг. 5 и 6), соединенное с нижним
аккумулирующим бассейном 16 через
туннельный реверсивный водовод 17, с верхним
аккумулирующим бассейном 11 через
створчатый затвор 13 и трубой-цилиндром 7, с
резервуаром 8, в верхней части которого
расположен ветровой двигатель, соединенный
с элеваторами через редуктор 3, и резервуар
8, соединенный трубопроводом 9 с
гидроагрегатами 10 высоконапорной
подземной ГЭС, ВГАЭС снабжена
водоподъемным устройством (фиг. 5 и 6),
выполненным в виде башни 18 с резервуаром
демпферного типа 8 в надземной части и в
виде скважин в подземной части с
элеваторами, соединенными с ветровым
двигателем через двухступенчатый редуктор
3 с переключаемыми зубчатыми передачами,
причем элеваторы выполнены в виде шаровых
поплавков-поршней 5, выполняющих роль
подъемника воды, скользящих в вертикальных
трубах-цилиндрах 7, имеющих створчатый
затвор 13 для промежуточной разгрузки воды.
Низконапорная и высоконапорная подземная
ГЭС и резервуар демпферного типа
объединены в один блок с водоподъемным
устройством, а работа ее осуществляется по
двухступенчатой схеме.
Работа ВГАЭС осуществляется следующим
образом в зависимости от силы ветра
При наличии ветра достаточной силы
работают гидроагрегаты 10 высоконапорной
ГЭС (вторая ступень) на напоре и расходах
демпферного резервуара 8. Количество
вырабатываемой электроэнергии
определяется силой ветра и соответственно
объемами воды, подаваемой водоподъемным
устройством (фиг. 5 и 6) в демпферный
резервуар 8. Каждый гидроагрегат 10 работает
в пределах оптимально выбранных расходов
воды.
Описание работы ГЭС и ее гидроагрегатов
общеизвестно, поэтому оно не приводится.
Водоподъемное устройство (фиг. 5 и 6) при этом
работает следующим образом.
 |
 |
Ветроколесо 1, создавая крутящий момент на
валу 2, через двухступенчатый редуктор 3 с
переключаемыми зубчатыми передачами
сообщает вращательное движение приводному
валу 4 элеватора, шаровые поплавки-поршни 5,
перемещаясь вверх, забирают воду их камеры
загрузки 6, проталкивают ее по вертикальной
трубе-цилиндру 7 в демпферный резервуар 8.
При этом часть трубы-цилиндра 7 полностью
загружена водой, и поплавки-поршни 5
выполняют роль подъемника воды. Из
демпферного резервуара 8 по напорному
трубопроводу 9 вода подается на
гидроагрегаты 10 для выработки
электроэнергии, излишки воды сливаются в
верхний бассейн 11 через сливную трубу 12.
Производительность водоподъемного
устройства определяется скоростью ветра, а
регулировка ее осуществляется за счет
изменения числа оборотов ветроколеса 1 и
двухступенчатого редуктора 3 с
переключаемыми зубчатыми передачами,
позволяющего раздельное включение в работу
элеваторов. Регулирование числа оборотов
ветроколеса 1 достигается поворотом его
лопастей и переключением двухступенчатого
редуктора 3. Установка ветроколеса 1 на
ветер осуществляется при помощи хвоста и
электромотора. Запуск ветроколеса 12
производится на малых оборотах и малой
скорости элеваторов. При этом элеваторы
включаются поочередно.
При наличии ветра недостаточной силы
работает гидроагрегат 14 низконапорной ГЭС (первая
ступень) на ранее саккумулированных
объемах воды в верхнем бассейне 11 и на воде,
поступающей от водоподъемного устройства
через створчатый затвор 13.
При отсутствии ветра работает гидроагрегат
14 на ранее саккумулированной воде в верхнем
бассейне 11.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Ветрогидроаккумулирующая электростанция,
содержащая низконапорную
гидроэлектростанцию (ГЭС), сообщенную с
верхним аккумулирующим бассейном,
водоподъемное устройство, соединенное с
нижним и верхним аккумулирующими
бассейнами и резервуаром, в верхней части
которого расположен ветровой двигатель,
соединенный с элеваторами через редуктор, и
резервуар, соединенный с высоконапорной
подземной ГЭС, отличающаяся тем, что ее
водоподъемное устройство выполнено в виде
башни с резервуаром демпферного типа в
надземной части и в виде скважин в
подземной части с элеваторами,
соединенными с ветровым двигателем через
двухступенчатый редуктор с переключаемыми
зубчатыми передачами, причем элеваторы
выполнены в виде шаровых поплавков-поршней,
выполняющих роль подъемника воды,
скользящих в вертикальных трубах-цилиндрах,
имеющих створчатый затвор для
промежуточной разгрузки воды.
2. Электростанция по п.1, отличающаяся тем,
что низконапорная и высоконапорная
подземная ГЭС и резервуар демпферного типа
объединены в один блок с водоподъемным
устройством, а работа ее осуществляется по
двухступенчатой схеме.
Версия для печати
Дата публикации 02.04.2007гг
вверх
|
