Енергоступінчата станція конструкції й. грудського

Изобретение относится к энергетической промышленности, в частности к станциям, вырабатывающим электрическую энергию. Известны электростанции, имеющие дизель-генераторные установки, которые смонтированы на общей раме, закрепленной на фундаменте. Состоят они из дизеля, генератора, муфты соединения их валов и обеспечивают получение электроэнергии за счет преобразования механической, энергии в электрическую. Кроме того, станции имеют щиты: управления распределения электроэнергии к потребителю, сигнализации, защиты, комплект соединительных кабелей и др. устройства, обеспечивающие нормальную работу станции. Недостатком дизель-генераторной электростанции является то, что затраченная мощность больше получаемой, т.е. имеет место потери механической (первичной) мощности что снижает КПД и экономичность станции. Известны также атомные электростанции (дальше АЭС). В качестве прототипа принята АЭС, работающая по одноконтурной схеме (Стерман А.С. и др. Тепловые и атомные электростанции. М., Атомиздат, 1975, с. 19-20, рис. 2.3.а). Состоит такая станция из конденсатора, откуда вода насосом по трубопроводу подается в реактор, из которого выработанный им жар поступает в турбину, вращающую соединенный с ней генератор, производящий электрическую энергию, поступающую к потребителю. Одноконтурная схема установки, применяемая на АЭС наиболее проста. Однако она имеет ряд недостатков. Образующийся в реакторе пар становится радиоактивным, что вызывает необходимость в изготовлении специальной защиты от излучения контура реактора. Кроме того, захоронение отходов ядерного топлива, сложность ремонта и имеющие место др. явления отрицательно влияют на окружающую среду, ее природу, фа уну, экологию водоема, обслуживающий персонал. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении номенклатуры экономичных электростанций, создание станций, использующих энергию водопотока без нарушения экологии водоема, его природы, фауны, а также окружающей среды, создание станции, работающей на любом водоисточнике с постоянным дебитом воды. Решение поставленной задачи достигается предлагаемой энергоступенчатой станцией конструкции Й. Грудского, содержащей здание, в котором на фундаментах установлены гидротурбогенераторы, вырабатывающие электроэнергию. Согласно изобретению, станция имеет работающие с подпором и одинаковой производительностью ряд создающих водопоток установок, каждая из которых состоит из соединенных валами двигателя с насосом, где с помощью водовода напорный патрубок насосной установки первой ступени последовательно соединен с входным (всасывающим) патрубком насосной установки второй ступени и т.д., а в соединяющих патрубки водоводах установлены вращаемые потоком рабочие колеса гидротурбогенераторов вырабатываемых электроэнергию. Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критериям "новизна", "существенные отличия". На чертеже представлен общий вид энергоступенчатой электростанции. Предлагаемая электростанция состоит из здания-1 с водоизолированным подвальным помещейие-2 с потокообразугощими установками, состоящими из двигателей - 3,4, 5, 6, спаренных с насосами-7,8,9,10, последовательно соединенных водоводами - 11, 12, 13, 14, 15, которые имеют вмонтированные рабочие колеса - 16,17,18,19,20 гидротурбогенераторов - 21, 22, 23, 24, 25, вырабатывающих электроэнергию. Соединенный с всасывающим патрубком насоса-7 водозаборный водовод-11 имеет на входе сороудерживающую реше т-ку-26 и регулир ующую поток дистанционно управляемую задвижку-27. Работает предлагаемая электростанция следующим образом. Открыв на всасывающем водоводе-11 задвижку-27, через сороулавливающую ре-шетку-26 по водоводу11 вода поступает в насос-7 откуда по его напорному водоводу-12 она поступает в насос-8 и через его напорный водовод-13 в насос-9, а затем по его водонапорному водоводу-14 в насос-10 откуда через напорный водовод-15 она сбрасывается в водоем или поступает к потребителю. Создаваемый насосными установками "поток последовательно протекает по водоводам- 11, 12,13,14 и 15, вращает установленные в них рабочие колеса- 16,17,18,19, 20 гидротурбогенераторов - 21, 22, 23 и 24, которые вырабатывают электроэнергию. Кроме того, в предлагаемой станции напорный патрубок первого насоса-7 (насоса первой ступени) соединяется с входными (всасывающим) патрубком второго насоса-8 (второй ступени) и т.д. Т.е. в рассматриваемой заявке имеет место станции с последовательным соединением насосов 7,8,9,10, при котором каждый из них пропускает одинаковое количество воды, а напор равен сумме напоров каждого из насосов-ступеней (Кривченко Г.И. Гидравлические машины. М., Энергоатомиздат, 1983, с. 246-248, раздел 16.5). Следует учесть, что в практике последовательное соединение насосов используется только для получения напора большего, чем может развить данный насос, или когда нужно изменить напор, развиваемый насосной установкой. Экономичность рассматриваемого изобретения заключается в том, что оно является энергокомпенсирующим, т.к. затрачиваемые для ее работы первичные мощности меньше получаемой за счет потенциальной энергии потока (см, прилагаемый расчет). Кроме того, по сравнению с прототипом предлагаемая электростанция экономичнее в затратах денежных, материальных и трудовых средств. Она проще в строительстве, монтаже, обслуживании, ремонте и не оказывает отрицательного влияния на экологию водоема, окружающую среду, ее природу и фаун у, безопаснее для обслуживающего персонала. Одновременно она может орошать посевные площади, обеспечить водоснабжение населения, промышленности. Примерный расчет мощности энергоступенчатой станции Задача. Электростанция последовательно работающие на общем водоводе (см. приложенный к заявке рисунок) четыре насосные потокообразующие установки, каждая из которых подает воду в количестве Q=32,5 м 3/с давлением Н=19 м, КПД насоса η = 86, потребляемая мощность Ng =7400 квт (см. ГОСТ 9366-80 стр.5), а в каждой из пяти частей водовода установлено вращаемое потоком рабочее колесо гидротурбогенератора, вырабатывающего электроэнергию. Необходимо определить мощность станции с уче том того, что на рабочее колесо, установленное в водоводе, в который вода поступает непосредственно из водоема, находится под давлением столба воды высотой Н=5 м ? Решение. Известно, что мощность каждой из энергоустановок, входящи х в состав оборудования гидростанции, определяется по формуле: N= 9,81 0.Н.η (квт). Т.е. мощность энергоустановки, рабочее колесо которой установлено в поступающей из водоема воды, под давлением столба воды Н=5 м., с помощью первой насосной установки (с учетом того, что имеет место последовательное соединение насосов на общий водовод, при котором пропускаемые всеми насосами станции расходы воды равны, а напор равен сумме напоров каждого из насосов-ступеней (см. Г.И. Кривченко "Гидравлические машины", М., Энергоиздат, 1983 г., раздел 16.5, стр. 246-248), будет равна: Νο=9,81 32,5 5 0,85 - 1370,9 (квт). Мо щность установок, рабочее колесо которой вращается потоком, текущим по напорному водоводу первого насоса, равна: Ν1=9,81 32,5 (5+19) 0,86=6580,5 (квт). Мо щность установки, у которой рабочее колесо вращает поток, создаваемый в напорном патрубке второго насоса, составляет: N2=9,81 32,5(24+19)0,86=11790,1 (квт). Аналогично в установках 3 и 4, т.е. N3=9,81 32,5 (43+19) 0,86=16999,7 (кВт). и N4=9,81 32.5 (62+19)0,86=22209,3 (кВт). Т.О. общая мощность станции равна: Νобщ = Ν0+ Ν1+ N2+ N3+ N4 =1370,9+6580,5+11790,1+16999,7+22209,3 =58950,5 (квт). Из приведенного примерного расчета видно, что каждая из четырех насосных установок станции работает от двигателя мощностью в 74 J0 квт, а всеми установками (их 4) станции количество расходуемой ею энергии равно 4 устх7400 = 29600 квт, а производит она ее в количестве 58950,5 квт. Это значит, что предлагаемая электростанция экономична и является целесообразной для практического применения. Кроме того, в сравнении, например, с Южно-Украинской АЭС предлагаемая станция не только безопасней и здоровей для окружающей среды, но и превосходит ее по мощности. Убедиться в этом можно, используя для расчета данные, опубликованные в газете "Южная правда" № 134 за 22.11.94 г, вырезку из которой прилагаю.