Комбінована електростанція

Реферат: Комбінована електростанція містить гідроелектростанцію і вітроенергетичну установку. Гідроелектростанція виконана у вигляді розміщеної в руслі річки основи з нижнім і розділеним горизонтальною перегородкою верхнім каналами, з яких нижній з проточною водою річки має напрямні її спрямування, а верхній - з повітрям має кришку. При цьому в боковинах каналів на підшипниках установлені перший і другий вали із жорстко закріпленими на них двома зірочками, з'єднаними двома замкненими паралельно розміщеними тяговими ланцюгами, попарно зв'язаними жорсткими пластинами з можливістю по нижньому каналу під напором води переміщатися, а по верхньому каналу переміщатися у зворотному напрямку. На кришці розміщений редуктор, вхідний вал якого через додаткову ланцюгову передачу з'єднаний з одним із валів тягової ланцюгової передачі, а його вихідний вал через з'єднувальну муфту - із ротором електрогенератора, при цьому верхній канал за допомогою всмоктуючого тракту сполучений з порожниною ротора вітроенергетичної установки, яка складається з основи і розміщеної на ній опори з приєднаним за допомогою упорного підшипника і можливістю обертатися навколо вертикальної осі корпусом з флюгером системи повороту і орієнтації на вітер, електрогенератором, з'єднаним через муфту з вихідним валом установленого на корпусі редуктора, вхідний вал якого через ланцюгову передачу з'єднаний з ротором вітроенергетичної установки, виконаним як порожнистий вал з двома радіально розміщеними стрижнями, з'єднаними з лопатями вітрового колеса, з наскрізними осьовими отворами, сполученими одними кінцями, через порожнину ротора, з простором верхнього каналу основи електростанції, а протилежними кінцями - з атмосферою. UA 121375 U (54) КОМБІНОВАНА ЕЛЕКТРОСТАНЦІЯ UA 121375 U UA 121375 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до галузі енергетичного машинобудування і, зокрема, до засобів одержання електричної енергії шляхом перетворювання поновлювальних енергії потоку води річок і енергії вітрового напору повітря, без впливу при цьому на екологію довкілля. Відома, найбільш близька за суттю, безгребельна електростанція з великим нахилом русла річки і використанням енергії падаючої води, що містить будівлю, розміщену на нижньому рівні річки, турбінний трубопровід, напірний басейн, що з'єднує напірний басейн з будівлею і відвідний канал між напірним басейном і турбінним трубопроводом, укладений вздовж берега під нахилом, меншим від нахилу русла річки (див. Патент України №54093 А). Однак, недоліками відомої гідроелектростанції є великі затрати коштів, необхідних для спорудження гідростанції та обмеження області застосування, обумовлене неможливістю її використання на негірських, з незначним нахилом русла, річках. Таким чином, відомі гідроелектростанції складні за конструкцією, через використання енергії тільки падаючої води, малоефективні в процесі експлуатації і мають обмежену область застосування. Тому, з метою спрощення конструкції, підвищення ефективності і розширення області застосування, пропонується удосконалення гідроелектростанції, суттєві ознаки якого полягають в комплексному використанні енергій напору потоку річок, із широко розповсюдженими незначними нахилами русла, і напору потоку вакууму, створюваного вітроенергетичною установкою з виробленням ними спільної електроенергії на загальну електромережу. У зв'язку з цим запропонована комбінована електростанція в складі гідроелектростанції і вітроенергетичної установки, з яких перша виконана у вигляді розміщеної в руслі річки, з незначним нахилом, основи з нижнім і розділеним горизонтальною перегородкою, верхнім каналами. Нижній канал з проточною водою річки на вході має напрямні її спрямування, а верхній канал з проточним повітрям зверху обладнаний кришкою. В боковинах каналів на підшипниках установлені на вході і виході перший і другий вали із жорстко закріпленими на них двома зірочками, з'єднаними двома замкненими паралельними тяговими ланцюгами, попарно зв'язаними жорсткими пластинами з можливістю по нижньому каналу переміщатися під напрямом води, а по верхньому каналу переміщатися у зворотному напрямку під напором всмоктувального повітря. На кришці верхнього каналу розміщений редуктор, вхідний вал якого через додаткову ланцюгову передачу з'єднаний з валом тягової ланцюгової передачі, а його вихідний вал через з'єднувальну муфту - із ротором електрогенератора, при цьому верхній канал за допомогою всмоктувального тракту сполучений одним боком з порожниною ротора вітроенергетичної установки, а другим боком - безпосередньо з атмосферою. Вітроенергетична установка складається з основи і розміщеної на ній опори з приєднаним за допомогою підшипника і можливістю обертатися навколо вертикальної осі корпусом з флюгером системи повороту і орієнтації на вітер, електрогенератором, з'єднаним через муфту з вихідним валом установленого на корпусі редуктора, вхідний вал якого через ланцюгову передачу з'єднаний з ротором вітроенергетичної установки, виконаним у вигляді порожнистого вала з двома радіально розміщеними стрижнями, з'єднаними з лопатями вітрового колеса, з наскрізними осьовими отворами, сполученими одними кінцями, через порожнину ротора, з простором верхнього каналу всмоктування основи електростанції, а протилежними кінцями - з атмосферою. При такому технічному рішенні спрощується конструкція і підвищується ефективність завдяки використанню поновлювальної енергії вітру із залученням її для додаткового форсування тяги гілки верхнього каналу гідроелектростанції, а також розширюється область застосування запропонованої комбінованої електростанції. На представленому кресленні схематично показано комбіновану електростанцію, де на фіг. 1 - її загальну принципову схему, а на фіг. 2 - загальний вигляд гідроелектростанції, вигляд зверху. Комбінована електростанція складається з гідроелектростанції 1 і вітроенергетичної установки 2. Електростанція містить основу 3, яка розміщена в нахиленому руслі 4 річки на опорах 5, зв'язаних з її дном або берегом. До основи приєднані боковини 6, 7, зв'язані горизонтальною перегородкою 8 з утворенням двох каналів - нижнього 9 з напрямними 10, 11 спрямування в нижній канал води і верхнього 12 з кришкою 13 відсмоктування повітря вітроенергетичною установкою. В боковинах 6, 7 на підшипниках 14, 15 установлений перший 16, а на підшипниках 17, 18 другий 19 вали з відповідно нерухомо закріпленими на них зірочками 20, 21 і 22, 23 з'єднаними замкненими паралельно розміщеними тяговими ланцюгами 24, 25, які зв'язані жорсткими пластинами 26, 27 з можливістю по нижньому каналу 9 переміщатися під напором води, створюючи зусилля і крутний момент на валу 16, а по 1 UA 121375 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 верхньому каналу 12 переміщатися у зворотному напрямку під напором всмоктуючого повітря, форсуючого тяговий крутний момент створений в нижньому каналі 9 водяним напором. На кришці 13 верхнього каналу розміщений редуктор 28, вхідний вал 29 якого додатковою ланцюговою передачею 30 з'єднаний з першим валом 16 тягових ланцюгових передач 24, 25, а його вихідний вал 31 через з'єднувальну муфту 32 - із ротором електрогенератора 33. При цьому верхній канал 12 за допомогою всмоктуючого тракту 34 сполучений з порожниною ротора 35 вітроенергетичної установки 2. Остання складається з основи 36 і розміщеної на ній опори 37 з приєднаним за допомогою упорного підшипника 38 і з можливістю обертатися навколо вертикальної осі 39, корпусом 40 з флюгером 41 системи повороту і орієнтації на вітер, електрогенератором 42. Електрогенератор через муфту 43 з'єднаний з вихідним валом 44 установленого на корпусі 40 редуктора 45, вхідний вал 46 через ланцюгову передачу 47 з'єднаний з порожнистим ротором 35 вітроенергетичної установки 2. Ротор установлений на підшипниках 48 в корпусі і обладнаний двома 49, 50 радіально розміщеними, стержнями з'єднаними з лопатями 51, 52 вітрового колеса з наскрізними осьовими отворами сполученими одними кінцями через порожнину ротора і всмоктуючого тракта 34 з простором верхнього повітряного каналу гідроелектростанції 1, а протилежними кінцями - з атмосферою. Герметичність порожнини ротора і всмоктуючого тракту забезпечується ущільненнями 53, 54, а величина вакууму в них контролюється вакуумметром 55. Комбінована електростанція працює наступним чином. Під дією повітряного потоку вітрове колесо з ротором 35 обертається і через ланцюгову передачу 47, вхідний вал 46, редуктор 45, вихідний вал 44 і з'єднувальну муфту 43 приводить в дію електрогенератор 42 вітроенергетичної установки 2, перетворюючи поновлювальну енергію потоку вітру в електричну. При цьому від обертання ротора 35 і створюваної відцентрової сили повітря від осі обертання отворами стержнів 49, 50 переміщується на їх периферію і далі відкидається в атмосферу, створюючи розрідження(вакуум) в порожнині ротора 35 і корпусі 40, яке через тракт 34 передається в простір верхнього повітряного каналу 12 гідроелектростанції 1, створюючи додаткове тягове зусилля на тяговому транспортері. Одночасно в нижньому каналі 9 під дією напору потоку води на тяговий транспортер його пластини 26 переміщуються, обертаючи перший вал 16 і через ланцюгову передачу 30, вхідний вал 29, редуктор 28, вихідний вал 31 і з'єднувальну муфту 32 електрогенератор 30 гідроелектростанції 1, перетворюючи поновлювальну енергію потоку води в електричну. Однак внаслідок дії на тяговий транспортер верхнього каналу 12 тяги повітряного потоку від вітроенергетичної установки 2 спільне тягове зусилля і крутний момент на валу 16 форсовано збільшиться і через привод поступить до електрогенератора 33 підвищуючи потужність гідроелектростанції. Таким чином, загальна потужність комбінованої електростанції буде складатися з трьох складових: - потужності, яку виробляє вітроенергетична установка від безпосередньої дії напору потоку вітру на вітрове колесо; - потужності, яку виробляє гідроелектростанція в результаті дії напору потоку річки на тяговий транспортер нижнього каналу; - потужності, яку виробляє гідроелектростанція в результаті дії на тяговий транспортер верхнього каналу напору потоку повітря викликаного вакуумом створюваним вітроенергетичною установкою. Запропонована комбінована електростанція, в порівнянні з відомими: простіша за конструкцією і дешевше у виготовлені; не затоплює родючі землі, зелені насадження; не впливає на розвиток фауни і флори, екологію довкілля, а також мікроклімат в місцях використання; більш зручна і надійна в експлуатації; має можливість одночасного використання поновлювальної енергії напору води, вітру і повітря викликаного вакуумом створюваним вітроенергетичною установкою. Все це розширить область її застосування на річках з незначним нахилом русла. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Комбінована електростанція, що містить гідроелектростанцію і вітроенергетичну установку, яка відрізняється тим, що гідроелектростанція виконана у вигляді розміщеної в руслі річки основи з нижнім і розділеним горизонтальною перегородкою верхнім каналами, з яких нижній з проточною водою річки має напрямні її спрямування, а верхній - з повітрям має кришку, причому в боковинах каналів на підшипниках установлені перший і другий вали із жорстко закріпленими на них двома зірочками, з'єднаними двома замкненими паралельно розміщеними 2 UA 121375 U 5 10 тяговими ланцюгами, попарно зв'язаними жорсткими пластинами з можливістю по нижньому каналу під напором води переміщатися, а по верхньому каналу переміщатися у зворотному напрямку під напором всмоктувального повітря, а на кришці розміщений редуктор, вхідний вал якого через додаткову ланцюгову передачу з'єднаний з одним із валів тягової ланцюгової передачі, а його вихідний вал через з'єднувальну муфту - із ротором електрогенератора, при цьому верхній канал за допомогою всмоктуючого тракту сполучений з порожниною ротора вітроенергетичної установки, яка складається з основи і розміщеної на ній опори з приєднаним за допомогою упорного підшипника і можливістю обертатися навколо вертикальної осі корпусом з флюгером системи повороту і орієнтації на вітер, електрогенератором, з'єднаним через муфту з вихідним валом установленого на корпусі редуктора, вхідний вал якого через ланцюгову передачу з'єднаний з ротором вітроенергетичної установки, виконаним у вигляді порожнистого вала з двома радіально розміщеними стрижнями, з'єднаними з лопатями вітрового колеса, з наскрізними осьовими отворами, сполученими одними кінцями, через порожнину ротора, з простором верхнього каналу основи електростанції, а протилежними кінцями - з атмосферою. 3 UA 121375 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4