Бесплотинная гидроэлектростанция с ковшовыми гидротурбинами (БПГЭС)

Изобретение относится к области гидроэнергетики и конкретно к бесплотинным электростанциям.

Известны следующие ГЭС: приплотинные, деревационные гидроаккмулирующие и приливные. Эти ГЭС требуют создания плотин и водохранилищ. Водохранилища на крупных ГЭС заливают большие площади земли лесного и сельскохозяйственного назначения и отрицательно влияют на экологию.

Из уровня техники известна бесплотинная гидроэлектростанция, содержащая водоприемник в форме усеченного конуса, турбинный трубопровод, сопла, ковшевые гидротурбины (см. RU 2588165 C1, 27.06.2016, E02B9/00). Эта бесплотинная ГЭС может устанавливаться только на малых реках и только на тех, на которых нет нереста особо ценных пород рыб, так как нет отвода, а река от берега до берега перекрывается земляной перемычкой или водоприемником.

Предлагаемое техническое решение для бесплотинной ГЭС устраняет эти недостатки и заключается в том, что бесплотинная гидроэлектростанциия, содержащая водоприемник, турбинный трубопровод, сопла, ковшевые гидротурбины, согласно изобретению, состоит из отвода в форме круглой, прямоугольной, или квадратной одно, двух или более очковых труб, ограждения с сеткой, водоприемника в форме усеченного конуса или призмы, соединенного с подводящим трубопроводом, последовательно установленных концентраторов в форме усеченного конуса или призмы или трубы концентратора затвора, турбинного трубопровода, сопл, ковшевых гидротурбин, кожухов, генераторов.

Кроме того, отвод может быть выполнен с разделителем потока.

В первом варианте от водоприемника до затвора последовательно устанавливаются концентраторы.

Во втором варианте вместо последовательно установленных концентраторов в подводящем трубопроводе от водоприемника до затвора устанавливается труба концентратор круглой, прямоугольной или квадратной формы с закрытым или открытым верхом с постепенным уменьшением площади поперечного сечения по длине от размера выходного сечения водоприемника до размера площади входного отверстия затвора.

Для снижения потерь от мягкого трения внутренняя высота отвода, водоприемника, подводящего трубопровода и концентратора должна быть выше максимального уровня воды в них в период максимума половодья. При очень низкой температуре воздуха в зимнее время наружная поверхность закрытого турбинного трубопровода может покрываться теплоизоляцией.

Для исключения попадания с водой плавучего мусора в турбинный трубопровод перед входным отверстием отвода устанавливается ограждение с сеткой препятствующее не только мусору, но и проходу в отвод рыбы.

На фигуре 1 изображен первый вариант бесплотинной гидроэлектростанции.

На фигуре 2 – второй вариант.

Бесплотинная ГЭС (фиг. 1) состоит из отвода 1 круглой, прямоугольной или квадратной формы с одно или двух и более очковой трубы с разделителем потока, ограждения с сеткой, водоприемника 2 в форме усеченного конуса или призмы соединенного с подводящим трубопроводом 3, последовательно установленных концентраторов 4, 5 в форме усеченного конуса или призмы. Количество концентраторов может быть и больше. Бесплотинная ГЭС также включает затвор 6, турбинный трубопровод 7, сопла 8, ковшовые гидротурбины 9, кожухи 10, генераторы 11.

В бесплотинной ГЭС (фиг. 2) вместо последовательно установленных концентраторов в подводящем трубопроводе от водоприемника 2 до затвора 6 устанавливается труба концентратор 12. На конце трубы перед затвором 14 может устанавливаться, при необходимости, концентратор 13. Бесплотинная ГЭС также включает затвор 14, турбинный трубопровод 15, сопла 16, ковшовые гидротурбины 17, кожухи 18, генераторы 19.

Подводящий трубопровод прокладывается в русле реки в машинный зал БПГЭС с подъемом его соединения с затвором на отметке выше максимального подъема воды в период половодья.

Вода после прохода через ковшовую гидротурбину сливается в русло реки. Через определенное расстояние восстанавливается скорость течения потока воды в реке и можно устанавливать аналогичную следующую БПГЭС, т.е. создавать каскад БПГЭС.

Экономический эффект достигается за счет значительного снижения стоимости кВт установленной мощности, кВт вырабатываемой электроэнергии, уменьшения времени строительства и времени окупаемости.