Речная бесплотинная гидроэлектростанция со ступенчатым концентратором и вертикальной ковшевой ярусной гидротурбиной

Изобретение относится к области гидроэнергетики и конкретно к гидроэлектростанциям. Известны гидроэлектростанции по использованию водяного источника и концентрации напора: речные приплотинные, деривационные, гидроаккумулирующие и приливные. Эти электростанции требуют создания плотин и водохранилищ. Последние выводят из использования большие площади земли сельскохозяйственного и лесного назначения, а крупные ГЭС оказывают влияние и на экологию.

В целях устранения перечисленных выше недостатков предлагается техническое решение речной бесплотинной гидроэлектростанции со ступенчатым концентратором и вертикальной ковшевой ярусной гидротурбиной (ГЭС). Аналогов заявленного изобретения нет.

Предлагаемое техническое решение заключается в искусственном сужении грунтовой перемычкой русла реки и создания концентрации кинетической энергии потока воды и дальнейшем использовании в работе ковшевой гидротурбины.

Гидроэлектростанции состоят из большого количества различного механического, гидромеханического, энергетического и другого оборудования, не показанного на Фиг. 1 и 2. На Фиг. 1 и 2 показано только то оборудование, которое имеет прямое отношение к заявке.

Ступенчатый концентратор Фиг. 1 состоит из водоприемника концентратора поз. 1, концентраторов поз. 2, расположенных по длине турбинного трубопровода, концентрирующих кинетическую энергию потока воды и повышающую скорость потока. Концентраторы имеют форму очертаний усеченного конуса или призмы.

Поток воды, пройдя через турбинный трубопровод с концентраторами, поступает в распределители и далее в сопла гидротурбины через отводы и имеет скорость и кинетическую энергию, необходимую для обеспечения работы вертикальной ковшевой ярусной гидротурбины установленной мощности.

Вертикальная ярусная ковшевая гидротурбина состоит из корпуса Фиг. 2 поз. 1, установленного на фундаменте поз. 2, слива поз. 3, нижнего направляющего подшипника поз. 4, вала турбины поз. 5 и с установленными на нем ковшевыми рабочими колесами поз. 10, кронштейнами поз. 6, отводами поз. 7 от турбинного трубопровода к распределителям поз. 11, сопл поз. 8, щитов-поддонов поз. 9, отводов к соплам поз. 12, верхнего направляющего подшипника поз. 13, генератора поз. 14.

При большой длине вала турбины могут устанавливаться, при необходимости, промежуточные направляющие подшипники.

Для предотвращения попадания в турбинный трубопровод плывучего мусора, древесных и других отходов, перед водоприемником турбинного трубопровода устанавливаются защитные ограждения Фиг. 1 поз. 3 в виде решеток, сетки и т.п., препятствующие проникновению мусора в турбинный трубопровод.

Для обеспечения прохода рыба на нерест параллельно турбинному трубопроводу устанавливается обвод (труба) поз. 4, по которому рыба во время нереста минует ГЭС.

На обводе может размещаться и рыбразвод. Это очень важно на реках, которые впадают в моря и океаны и по ним осуществляется нерест особо ценных рыб, как семга, кета, горбуша и др.

Во время нереста в места нерестилищ слетаются дикие водоплавающие птицы: утки, чайки, гуси и др., которые поедают икру и мальков, уменьшая воспроизводство рыбных богатств.

Входное отверстие обвода перекрывается щитами или другими устройствами, нормальное положение которых закрытое и открываются они только на период прохода рыбы во время нереста.

На протяжении реки на некотором расстоянии друг от друга может устанавливаться несколько ГЭС (каскад). ГЭС могут подключаться как к сети, так и работать в автономном режиме.

Увеличение скорости потока воды обеспечивает работу ГЭС круглогодично. Экономический эффект достигается за счет снижения стоимости кВт установленной мощности и кВт вырабатываемой электроэнергии.

Кроме того, не будет отрицательного воздействия на экологию.