Міні-гідроелектростанція

Корисна модель відноситься до галузі гідроергетики і може бути використана як джерело електроенергії та здешевлення витрачаємої електроенергії на малих і середніх підприємствах. Відомий гідроенергетичний модуль [1], який містить проточний корпус з послідовно розташованими вхідним, турбінним і вихідним відсіками, турбінне колесо з вихідним валом, встановленими у турбінному відсіку та електрогенератор. Основні недоліки такого пристрою є низька рентабельність його використання та відсутність ефективного дистанційного контролю. Відома мінігідроелектростанція [2], яка містить енергоблок з турбіною і з електрогенератором, систему автоматичного керування енергоблоком. Основний недолік такої мінігідроелектростанції є низька рентабельність її використання та відсутність ефективного дистанційного контролю. В основу корисної моделі мінігідроелектростанції поставлена задача підвищити рентабельність її використання за рахунок використання відпрацьованої води на підприємствах, високої ступені автоматизації процесом використання та дистанційного контролю і управління. Поставлена задача удосконалити корисну модель вирішується тим, що мінігідроелектростанція, яка містить проточний корпус з послідовно розташованим вхідним, турбінним і вихідним відсіками, турбінне колесо з вихідним валом, встановленим у турбінному відсіку, електрогенератор систему автоматичного керування енергоблоком, згідно з корисною моделлю на вході проточного корпусу введений накопичуючий резервуар в місті зі вхідними трубами зливання відпрацьованої води, на виході резервуару на початку проточного корпусу установлений криволінійний конфузор безпосередньо перед турбінним колесом, проточний корпус підключений до каналізаційної системи. Згідно з корисною моделлю система автоматичного керування енергоблоком містить редуктор з електронним управлінням, електрогенератор, узгоджуючий модуль, систему підключення до електричної мережі споживача, та дистанційний пульт управління, причому турбінне колесо кінематичне з'єднане через редуктор з електронним управлінням з електрогенератором, електричний вихід з якого підключений до першого входу узгоджуючого модулю, до другого входу якого підключений електричний вихід від накопичуючого резервуару, перший вихід узгоджуючого модулю підключений до входу редуктора з електронним управлінням, другий вихід - до системи підключення електричної мережі споживача, крім того узгоджуючий модуль через двопровідну лінію зв'язку з'єднаний з дистанційним пультом управління. Згідно з корисною моделлю узгоджуючий модуль містить перший та другий мікропроцесор, комутатор лінії зв'язку, індикатор та пульт вводу даних, вимірювач рівня води в накопичувачому резервуарі, модуль технічної діагностики, вимірювач потужності споживаємої електроенергії, таймер, формувач сигналів управління редуктором, датчик сигналів пожежно-охоронного контролю, причому виходи з вимірювача рівня води в резервуарі з модулю технічної діагностики, з вимірювача потужності споживаємої електроенергії, з таймера та з датчика сигналів пожежно-охоронного контролю відповідно з'єднані з першим, другим, третім, четвертим та п'ятим входами першого мікропроцесора, шостий вхід та перший вихід якого відповідно з'єднані через комутатор лінії зв'язку з першим виходом та першим входом другого мікропроцесора, розташованого на відстані, другий вхід та вихід якого підключені до індикатора та пульта вводу даних, а перший та другий виходи першого мікропроцесора відповідно підключені до формувачів сигналів редуктора з електронним управлінням та системи підключення електричної мережі споживача. На Фіг.1 зображена загальна структурна схема мінігідроелектростанції, на Фіг.2 показана структурна схема узгоджуючого модулю та дистанційного пульта управління. Як показано на Фіг.1 мінігідроелектростанція містить накопичуючий резервуар 2 вмісті зі вхідними трубами 1 для зливання відпрацьованої води, конфузор 3 на виході резервуару 2, трубопровід 4, турбінне колесо 5, каналізаційну систему 6, редуктор 7 з електронним управлінням, електрогенератор 8, узгоджуючий модуль 9, систему 10 підключення до електричної мережі споживача та дистанційний пульт 11 управління, причому вхідні труби 1 для зливання відпрацьованої води підключені на вході накопичуючого резервуару 2, вихід якого через конфузор 3 з'єднаний з трубопроводом 4, вихід якого підключений до каналізаційної системи 6, в середині трубопроводу 4 розташоване турбінне колесо 5, яке кінематичне підключено через редуктор 7 з електронним управлінням до електричного генератора 8, електричний вихід якого підключений до першого входу узгоджуючого модуля 9, перший та другий виходи якого відповідно підключені до входу редуктора 7 з електронним управлінням та до входу системи підключення електричної мережі споживача, електричний вихід з накопичую чого резервуару 2 підключений до другого входу узгоджуючого модулю 9, перший вихід та перший вхід дистанційного пульта II управління відповідно через двопровідну лінію зв'язку з'єднані з третім входом та третім виходом узгоджуючого модулю. Як показано на Фіг.2 узгоджуючий модуль 9 містить вимірювач 12 рівня води в накопичуючому резервуарі 2, модуль 13 технічної діагностики системи, вимірювач 14 потужності виробляємої електроенергії, датчик 15 сигналів пожежно-охоронного контролю, перший 16 та другий 17 мікропроцесори, комутатор 18 лінії зв'язку, формувач 19 сигналів управління редуктором, таймер 20 та індикатор і пульт 21 вводу даних, причому виходи вимірювача 12 рівня води, модулю 13 технічної діагностики, вимірювача 14 потужності, таймера 20 та датчика 15 сигналів пожежно-охоронного контролю відповідно підключені до першого, другого третього, четвертого та п'ятого входів першого мікропроцесора 16, шостий вхід та перший вихід якого відповідно через комутатор 18 лінії зв'язку підключений через перший вихід та перший вхід до другого мікропроцесора 17, другий вхід та другий вихід якого відповідно підключені до входу індикатора та виходу пульта вводу даних 21, а перший та другий виходи першого мікропроцесора 16 відповідно з'єднані зі входами формувача 19 сигналів управління редуктором та формувача 22 сигналів управління в системи підключення електричної мережі споживача. Мінігідроелектростанція відповідно до корисної моделі працює таким чином. На підприємствах, в баннопрачечних комбінатах, жилих будинках відпрацьована вода зливається по трубопроводах 1 в резервуар 2, з якого через конфузор 3 витікаюча вода поступає на турбінне колесо 5 і потім через водопровід 4 стікає в каналізаційну систему 6. Кінетична енергія витікаючої з резервуара 2 води концентрується в конфузорі 3 і перетворюється в механічну, енергію обертання турбінного колеса 5. Ця енергія через редуктор 7 з електронним управлінням поступає на електрогенератор 8, де перетворюється в електричну енергію і через узгоджуючий модуль 9 подається в систему 10 підключення електричної мережі споживача на перший мікропроцесор 16 в узгоджую чому модулі 9 подаються визначені сигнали з вимірювача 12 рівня води в накопичую чому резервуарі 2, з модулю 13 технічної діагностики усієї системи, з вимірювача 14 потужності виробляємої електроенергії, поточний час з таймера 20, а також відповідні сигнали з датчика 15 сигналів пожежно-охоронного контролю. Відповідно до поступаємих даних перший мікропроцесор визначає рівень води в накопичуючому резервуарі 2, локалізує можливу несправність на електростанції, визначає потужність виробляємої електроенергії та кількість постачаємої електроенергії за визначений термін відповідно до даних з таймера 20, визначає також стан пожежно-охоронної ситуації відповідно до даних з датчика 15. Перший мікропроцесор 16 видає відповідні сигнали управління на формувач 22 з метою забезпечення оптимального режиму навантаження мінігідроелектростанції. Крім того перший мікропроцесор 16 формує відповідні сигнали управління на редуктор 7 з метою забезпечення оптимального режиму роботи мінігідроелектростанції в залежності від змінюючих умов. Відповідні дані з першого мікропроцесора 16 через лінію зв'язку та через комутатор 18 поступають на другий мікропроцесор 17, який являється головною частиною дистанційного пульту 11 управління. Оператор за допомогою індикатора та пульта 21 вводу даних отримує визначену інформацію з гідроелектростанції та подає необхідні сигнали управління. Комутатор 18 забезпечує можливість підключення до одного і того ж дистанційного пульту 11 управління n мінігідроелектростанцій, розташованих на відстані у визначеному мікрорайоні великого міста. Це поліпшує рентабельність використання одночасно n мінігідроелектростанцій, які в умовах зростаючої енергетичної кризи повинні знизити коштовність споживаємої електроенергії на постачання необхідної кількості води. Джерела інформації: 1. МПК F03B 13/10; ЕОЗВ 3/00 Гідроенергетичний модуль. Патент України № 12666 від 15.02.2006р. 2. МПК F03B 5/00 Мінігідроелектростанція. Патент України № 22584 від 25.04.2007р.