Малая деривационная гидроэлектростанция

(51) 03 13/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Задачей настоящего изобретения является повышение систем очистки вод для гидротурбины и гидрогенератора малой ГЭС от механических примесей путем использования циркуляционного эффекта в гидроциклонах. Поставленная цель достигается тем, что деривационный канал снабжен гидроциклонным водоочистным узлом с входными отверстиями и сливными патрубками,расположенными по направлению потока воды в канале, причем цилиндрическая часть гидроциклона с перегородкой расположен на верхней поверхности поддона железобетонного канала, а конусная часть с устройством для выноса улавливаемых частиц в отвал, снизу поддона. Узел охлаждения генераторов снабжен гидроциклоном,выполненным с соотношением высоты конической части к цилиндрической-1,6.(72) Касымбеков Жузбай Кожабаевич Мырзахметов Менлибай Касымбеков Галымжан Жузбаевич(73) Акционерное общество Фонд науки Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К. И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для повышение работоспособности гидроэлектростанции без нарушение экологии реки и прилегающей к ней местности. Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для повышения работоспособности гидроэлектростанции без нарушения экологии реки и прилегающей к ней местности. Известны деривационные гидроэлектростанции,которые состоят из водозаборного сооружения,отстойника с песколовкой и промывным каналом деривационного трубопровода, здания ГЭС и отводящего канала (Гидроэлектростанции // под редакцией Ф.Ф. Губина и Г.И. Кравченко-М,Энергия, 1980). Однако, имеющиеся в них отстойники громоздки в исполнении и поэтому его стоимость составляет порядка 25-30 от общего капитального вложения ГЭС. Использования для очистки воды на узле охлаждения гидрогенераторов фильтров механического действия с использованием плоских фильтрующих элементов требует постоянного удаления накопившихся наносов в них вручную или замены их новыми. Это приводит к повышению эксплуатационных затрат. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является гидроэлектростанции, снабженные отстойниками,улавливающие взвешенные твердые частицы,содержащиеся в воде и генераторами с водяным охлаждением (Патент РФ 2173745, дата публикации 20.12.2000, П 03 13/00). Основными недостатками их являются громоздкость сооружений,пассивность процессов по очистке воды, из-за осаждения механических примесей за счет собственного веса. Некачественная очистка воды приводит к стиранию поверхности водоводов и турбин, значительному падению К.П.Д, следовательно к снижению мощности и выработки электроэнергии гидроэлектростанции. То же самое происходит при охлаждении генератора водой с механическим примесями, что сокращает его срок службы. Задачей настоящего изобретения является улучшение работы систем очистки вод для гидротурбины и гидрогенератора от механических примесей путем использования циркуляционного эффекта в гидроциклонах. Поставленная цель достигается тем, что деривационный канал снабжен гидроциклонным водоочистным узлом с входными отверстиями и сливными патрубками,расположенными по направлению потока воды в канале, причем цилиндрическая часть гидроциклона с перегородкой расположен на верхней поверхности поддона железобетонного канала,а конусная часть с устройством для выноса улавливаемых частиц в отвал снизу поддона. Узел охлаждения генераторов снабжен гидроциклоном, выполненным с соотношением высоты конической части к цилиндрической - 1,6. Предлагаемая малая деривационная электростанция включает гидроциклонный водоочистной узел 1, здание ГЭС 2, гидротурбину 3,генератор 4, гидроциклон 5 для узла охлаждения генератора и отсасывающую трубу 6 (фиг.1) Узел для очистки воды (фиг.2) состоит из гидроциклонов с приемной камерой 2 и сливным патрубком 3, порога 4, смотрового колодца 5,поддона смотрового канала 6, пескоотводящей трубы 7 и лестницы 8. Порог 4, установленный внутри деривационного канала предусмотрен для того, чтобы обеспечить полноту поступления воды с механическими примесями в приемную камеру гидроциклона. Поэтому, высота порога должна быть не менее высоты цилиндрической части гидроциклонного аппарата. При работе ГЭС, вода с механическими примесями, перемещающиеся за счет скоростного напора в канале, попадает тангенциально в гидроциклон и очищается от твердых составляющих. Очищенная вода через верхний сливной патрубок 3,расположенный по направлению течения жидкости, попадает обратно в канал и подается к рабочим насадкам гидротурбины. Улавливаемые в гидроциклоне механические примеси, преимущественно в виде мелкого песка с диаметрами более 0,05 мм эжектируются в отвал по пескоотводящей трубе 7. Высота накопления песчаной массы у пескового отверстия в пределах 1/3 высоты конической части гидроциклона и открытия пескоотводящей линии для удаления регулируется с помощью автоматического регулятора несложного действия. Узел охлаждения генератора показан на фиг. 3. Он состоит из генератора 1, гидротурбины 2,системы охлаждения 3, погружного насоса 4 и гидроциклона 5. Очистка воды осуществляется с помощью гидроциклона,работающего под давлением погружного насоса. При этом, насос 4 воду откачивает из реки или деривационного канала и подает ее в гидроциклон по входному патрубку,расположенного тангенциально к цилиндрической части аппарата. В аппарате за счет центробежных сил происходит разделение жидкости на две фазы на жидкую и на твердую. Стабильность разделение твердых фракции обеспечивается за счет удлинение длины конусной части в 1,5 - 1,7 раза,относительно к цилиндрической части. Усиление центробежной силы вращательного потока при данных соотношениях конструктивных параметров приводит к повышению разделяющей способности гидроциклона. Отделенные твердые примеси накапливаются у пескового отверстия и благодаря действию остаточного напора выносятся в отвал, а жидкая фаза через сливной патрубок гидроциклона передается к системе охлаждения генератора и распределяется по узлам для охлаждения поверхности нагрева основных и вспомогательных элементов генератора и турбины. Вода, после ее использования, может сбрасываться в отвал или обратно подаваться в замкнутую систему водообеспечения через тот же гидроциклон. Степень очистки воды в гидроциклонах при работе в рассматриваемых соотношениях параметров достигает 97-98. Стоимость гидроциклонного узла очистки воды составляет 7-8, когда как применение отстойников типового варианта требует 25-30 от общей стоимости ГЭС. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Малая деривационная гидроэлектростанция,включающая деривационный канал, выполненный с уклоном дна, активную турбину, по ободу рабочего колеса которой закреплены лопатки, генератор,отличающаяся тем, что деривационный канал снабжен гидроциклонным водоочистным узлом с тангенциальными входными отверстиями и сливными патрубками,расположенными по направлению потока воды в канале, причем цилиндрическая часть гидроциклона с перегородкой находится на верхней поверхности поддона железобетонного канала, а конусная часть с устройством для выноса улавливаемых частиц в отвал, снизу поддона. 2. Малая деривационная гидроэлектростанция по п.1 отличающаяся тем, что узел охлаждения генератора снабжена гидроциклоном, имеющего соотношения высоты конической части к цилиндрической в пределах 1,5-1,7.