Гідроенергетичний вузол

Реферат: Гідроенергетичний вузол містить дериваційний канал, річковий водозабір, дериваційний трубопровід, забірний пристрій, гідроелектростанцію, гідроенергетичний агрегат, протипаводкове водосховище, експлуатаційну ємкість, переливну стінку, суху резервну ємкість, додатковий гідроенергетичний агрегат. Забірний пристрій дериваційного трубопроводу змонтований в усті дериваційного каналу на висоті мінімально допустимого рівня води в річці, а переливна стінка виконана з верхньою кромкою, встановленою на відмітці номінального рівня води в експлуатаційній ємкості. Гідроелектростанція виконана з додатковим гідроенергетичним агрегатом з забором води з експлуатаційної ємкості водосховища за допомогою додаткового дериваційного трубопроводу. UA 86865 U (54) ГІДРОЕНЕРГЕТИЧНИЙ ВУЗОЛ UA 86865 U UA 86865 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до гідроенергетики і може бути використана для вироблення електроенергії при здійсненні заходів протипаводкового захисту територій в басейнах річок. Відомий гідроенергетичний вузол, який включає будинок станції, накопичувальні водоймища, аванкамеру, відвідний канал [авт. св. СРСР №1373756, МКВ Ε02Β 9/00, Б.В., 1988, № 6]. Недоліком відомого технічного рішення є те, що для його реалізації необхідний значний обсяг матеріальних і трудових витрат на утворення накопичувальних водоймищ і будівництво технологічних наземних споруджень. Серед відомих технічних рішень найближчим аналогом по технічній суті і досягнутому ефекту є гідроенергетичний вузол, який складається з дериваційного каналу з річковим водозабором, дериваційного трубопроводу з забірним пристроєм, змонтованим в усті дериваційного каналу, та гідроелектростанції з гідроенергетичним агрегатом з живленням від дериваційного трубопроводу та скидом води у річку нижче річкового водозабору [див. А.Л. Підгорнов, Л.С. Хілобоченко. Гідроенергетичне використання малих річок України. - К.: Видавництво Академії наук Української РСР, 1959. - С. 49]. Недоліком найближчого аналога є недостатня ефективність його використання в умовах періодичного виникнення паводкових ситуацій в басейнах річок. Це пояснюється тим, що при виникненні паводків гідроенергетичний вузол не здійснює захист територій в басейнах річок, а гідроелектростанція у паводкових ситуаціях працює в режимі перевантаження. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення експлуатаційної ефективності застосування гідроенергетичного вузла в умовах періодичного виникнення паводкових ситуацій в басейнах річок. Поставлена задача вирішується тим, що гідроенергетичний вузол містить протипаводкове водосховище з постійно заповненою водою експлуатаційною ємкістю, сполученою з устям дериваційного каналу за допомогою переливної стінки, та з сухою резервною ємкістю, призначеною для акумулювання паводкових вод, при цьому забірний пристрій дериваційного трубопроводу змонтований в усті дериваційного каналу на висоті мінімально допустимого рівня води в річці, а переливна стінка виконана з верхньою кромкою, встановленою на відмітці номінального рівня води в експлуатаційній ємкості, а електростанція виконана з додатковим гідроенергетичним агрегатом з забором води з експлуатаційної ємкості водосховища за допомогою додаткового дериваційного трубопроводу. Гідроенергетичний вузол містить систему автоматичного включення та відключення додаткового гідроенергетичного агрегату, яка складається з електромагніту підйому клапана засувки на додатковому дериваційному трубопроводі, реле замикання ланцюгу живлення електромагніту та двох послідовно з'єднаних контактних пар, одна з яких призначена для замикання ланцюгу живлення реле при підйомі рівня води у водосховищі вище переливної стінки в усті дериваційного каналу, а друга для розмикання ланцюга живлення реле при досягненні максимально допустимого рівня паводкового потоку у річці, при цьому кожна контактна пара складається з фіксованої у просторі нерухомої пластини та жорстко встановленої на поплавку рухомої пластини. Викладена суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких показано: на фіг. 1 гідроенергетичний вузол, вид зверху; на фіг. 2 - розріз по А-А на фіг. 1; на фіг. 3 - розріз по Б-Б на фіг. 1; на фіг. 4 - схема автоматичного включення та відключення додаткового гідроенергетичного агрегату при виникненні паводків. Запропонований гідроенергетичний вузол складається з дериваційного каналу 1 з водозабором у верхньому створі 2 русла річки 3, дериваційного трубопроводу 4 з забірним пристроєм 5, змонтованим в усті дериваційного каналу 1 на висоті мінімально допустимого рівня 6 води в річці 3, та гідроелектростанцією 7 з гідроенергетичним агрегатом 8, подача води до якого виконана від дериваційного трубопроводу 4, а скид води через відвідний трубопровід 9 у нижньому створі 10 русла річки 3. Гідроенергетичний вузол містить також протипаводкове водосховище 11, огороджене дамбою 12. Загальна ємкість водосховища 11 складається з нижньої експлуатаційної ємкості 13, призначеної для її постійного заповнення до номінального рівня 14 в меженний (міжпаводковий) період, і верхньої сухої резервної ємкості 15, призначеної для її заповнення в паводковий період до максимального рівня 16, який досягається при проходженні паводка максимальної водності. В усті дериваційного каналу перед водосховищем 11 споруджена переливна стінка 17 з верхньою кромкою 18, яка встановлена на відмітці номінального рівня 14 води в експлуатаційній ємкості 13. Гідроелектростанція 7 виконана з додатковим гідроенергетичним агрегатом 19, до якого забезпечено надходження води з експлуатаційної ємкості 13 через забірний пристрій 20 та додатковий дериваційний трубопровід 21 з засувкою 22. Гідроенергетичний агрегат 19 виконаний з відвідним трубопроводом 23 для 1 UA 86865 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 скиду води у річку 3 на створі 10. Гідроенергетичний вузол виконаний з системою автоматичного управління роботою додаткового гідроенергетичного агрегату 19, за допомогою якої здійснюється автоматичне відкриття та закриття засувки 22, в залежності від рівнів води в водосховищі 11 та в річці на створі 10. Система автоматичного управління роботою додаткового гідроенергетичного агрегату 19 складається з електромагніту, виконаного у вигляді соленоїда 24 з сердечником 25, прикріпленим до клапана 26 засувки 22, ланцюга 27 живлення соленоїда 24 з контактною парою 28 замикання-розмикання ланцюга 27 за допомогою реле 29, ланцюгу 30 живлення реле 29 з контактними парами 31 і 32 замикання-розмикання ланцюга 30. Контактна пара 31 виконана у вигляді фіксованої у просторі нерухомої пластини 33 і рухомої пластини 34, прикріпленої до штока 35, який встановлений на поплавку 36, опущеному на поверхню води у водосховищі 11. Довжину штока 35 вибирають за умовою забезпечення початку замикання пластин 33 і 34 контактної пари 31 в момент підйому поплавка 36 вище номінального рівня 14 води в експлуатаційній ємкості 13. Контактна пара 32 виконана у вигляді фіксованої у просторі нерухомої пластини 37 і рухомої пластини 38, прикріпленої до штока 39, встановленого на поплавку 40, опущеному на поверхню води у річці 3 на створі 10. Довжину штока 40 вибирають за умовою забезпечення початку розмикання пластин 37 і 38 контактної пари 32 в момент підйому поплавка 40 вище максимально допустимого рівня 41 паводкового потоку у річці 3. Працює запропонований гідроенергетичний вузол так. В меженний період частина водного потоку з русла річки 3 рухається через дериваційний канал 1, забірний пристрій 5, дериваційний трубопровід 4, гідроенергетичний агрегат 8, де відбувається вироблення електроенергії, та потрапляє через відвідний трубопровід 9 у річку 3 на створі 10. Гідроенергетичний агрегат 8 постійно працює. При цьому рівень води в водосховищі 11 не перевищує номінальний рівень 14 води в експлуатаційній ємкості 13. Поплавок 36 разом з штоком 35 та пластиною 34 опущені. Контактна пара 31 розімкнена. Рівень води в річці 3 на створі 10 значно нижчий максимально допустимого рівня 41. Контактна пара 32 зімкнена. Ланцюг 30 живлення реле 29 розімкнений контактною парою 31. Контактна пара 28 та ланцюг 27 живлення соленоїда 24 розімкнені. Сердечник 25 разом з клапаном 24 під дією власної ваги опущені. Засувка 22 закрита. Живлення гідроенергетичного агрегату 19 відключено, гідроенергетичний агрегат 19 не працює. При виникненні паводка, рівень води в річці 3 та в дериваційному каналі 1 піднімається вище верхньої кромки 18 переливної стінки 17. Паводкова вода наповнює водосховище 11 вище рівня 14. Поплавок 36 піднімається разом зі штоком 35 та замикає контактну пару 31, яка разом з зімкненою контактною парою 32 замикають ланцюг 30. Спрацьовує реле 29, яке замикає ланцюг 27 живлення соленоїда 24, який втягує сердечник 25 та піднімає клапан 26. Через дериваційний трубопровід 21 вода надходить в гідроенергетичний агрегат 19, який включається у роботу. У випадку проходження піку паводка на річці 3, при якому рівень води на створі 10 піднімається вище максимально допустимого рівня 41, поплавок 40 піднімається і розмикає контактну пару 38 і ланцюг 30. Реле 29 розмикає ланцюг 27живлення соленоїда 24. Клапан 26 під дією власної ваги опускається та перекриває надходження води в гідроенергетичний агрегат 19, який тимчасово виключається. Після проходження піку паводка, рівень води в річці 3 опускається нижче рівня 41. Поплавок 40 опускається, замикає контактну пару 32, надходження води в гідроенергетичний агрегат 19 відновлюється і продовжується до повного вироблення води в резервній ємкості 15 водосховища 11. Поплавок 36 опускається до рівня 14 та розмикає контактну пару 31. Робота гідроенергетичного агрегату 19 припиняється до наступного паводка. Корисна модель може бути використана для вироблення електроенергії при одночасному здійсненні заходів протипаводкового захисту територій в басейнах паводково-небезпечних річок. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 1. Гідроенергетичний вузол, який складається з дериваційного каналу з річковим водозабором, дериваційного трубопроводу з забірним пристроєм, змонтованим в усті дериваційного каналу, та гідроелектростанцію з гідроенергетичним агрегатом з живленням від дериваційного трубопроводу та скидом води у річку нижче річкового водозабору, який відрізняється тим, що гідроенергетичний вузол містить протипаводкове водосховище з постійно заповненою водою експлуатаційною ємкістю, сполученою з устям дериваційного каналу за допомогою переливної стінки, та з сухою резервною ємкістю, призначеною для акумулювання паводкових вод, при цьому забірний пристрій дериваційного трубопроводу змонтований в усті дериваційного каналу на висоті мінімально допустимого рівня води в річці, а переливна стінка виконана з верхньою кромкою, встановленою на відмітці номінального рівня води в експлуатаційній ємкості, а 2 UA 86865 U 5 10 гідроелектростанція виконана з додатковим гідроенергетичним агрегатом з забором води з експлуатаційної ємкості водосховища за допомогою додаткового дериваційного трубопроводу. 2. Гідроенергетичний вузол за п. 1, який відрізняється тим, що містить систему автоматичного включення та відключення додаткового гідроенергетичного агрегату, яка складається з електромагніту підйому клапана засувки на додатковому дериваційному трубопроводі, реле замикання ланцюга живлення електромагніту та двох послідовно з'єднаних контактних пар, одна з яких призначена для замикання ланцюга живлення реле при підйомі рівня води у водосховищі вище переливної стінки в усті дериваційного каналу, а друга для розмикання ланцюга живлення реле при досягненні максимально допустимого рівня паводкового потоку у річці, при цьому кожна контактна пара складається з фіксованої у просторі нерухомої пластини та жорстко встановленої на поплавку рухомої пластини. 3 UA 86865 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4