Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №14 (октябрь) 2014
Разделы: Электротехника, Физика, Техника
Размещена 28.10.2014. Последняя правка: 28.10.2014.

МикроГЭС с высокоиспользованным генератором

Насрулаев Насрула Джамалудинович

Дагестанский государственный университет

Аспирант

Тамадаев Абдулхалик Магомедович, кандидат технических наук, профессор. Академик Международной академии энергетики им. А. Эйнштейна


Аннотация:
Полезная модель «МикроГЭС с высокоиспользованным генератором» относится к области энергетики, а именно к гидроэнергетике Она может быть использована для электрификации труда и быта населения, проживающего в районах, не имеющих постоянного энергоснабжения (небольшие населенные пункты горных районов, подсобные хозяйства, чабаны отгонного животноводства, пограничные заставы, геологические партии, насосные станции для подачи воды в населенные пункты и коллективные сады, лесничества, станции катодной защиты (газопроводов, нефтепроводов), станции автозаправки и зарядки аккумуляторов, космостанции и т.д.).


Abstract:
The useful model "Micro Hydroelectric Power Station with Highly Used Generator" falls into power engineering areas, namely to hydropower. It can to be used for electrification of work and life of the population, living in the areas which do not have continuous power supply (small settlements of mountainous areas, subsidiary farms, shepherds of distant-pasture animal husbandry, frontier posts, geological parties, pump stations for water delivery to settlements and collective gardens, forest areas, stations of a cathodic protection (gas pipelines, oil pipelines), stations of gas station and charging of accumulators, kosmostantion, etc.).


Ключевые слова:
МикроГЭС; с высокоиспользованным; генератором; гидроэлектростанция

Keywords:
Micro Hydroelectric; Power Station; with Highly Used Generator; hydropower


УДК 627.8.07

В настоящее время за исключением крупных гидроэлектростанций возобновляемые источники энергии в Росси практически не используются. А стоимость электроэнергии при собственных значительных гидроресурсах в отдельных территориях делает актуальной проблему применения ВИЭ. Наиболее доступным и дешевым источником электрической энергии при этом является строительство малых и сверхмалых ГЭС на реках и ручьях. Предлагаемый проект по освоению серийного выпуска МкГЭС 4 и 8 кВт является очень перспективным, так как существенная доля гидроэнергоресурсов, находящихся в высокогорных районах, в верховьях больших и малых рек, их притоков практически еще не осваивается.

Полезная модель «МикроГЭС с высокоиспользованным генератором»  относится к области энергетики, а именно к гидроэнергетике  Она может быть использована для  электрификации труда и быта населения, проживающего в районах, не имеющих постоянного энергоснабжения (небольшие населенные пункты горных районов, подсобные хозяйства, чабаны отгонного животноводства, пограничные заставы, геологические партии, насосные станции для подачи воды в населенные пункты и коллективные сады, лесничества, станции катодной защиты (газопроводов, нефтепроводов), станции автозаправки  и зарядки аккумуляторов, космостанции и т.д.).

Одним из аналогов является МкГЭС Харьковского турбинного завода им. Кирова (4,5), в которой объединением генератора и турбины в одном блоке оригинально решена задача снижения его стоимости и веса. В ней рабочее колесо пропеллерного типа встроено в генератор с полым ротором. Агрегат прямоточный.  В водоподводящем  и отводящем патрубке полого корпуса ротора закреплены лопатки направляющего аппарата и специальные опоры с обтекателями, в которых расположены рационально-упорные подшипники вала рабочего колеса. В качестве генератора используется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Активные узлы ротора генератора укреплены на лопастях рабочего колеса турбины. В качестве источника реактивной мощности для него применена батарея конденсаторов. Для регулирования мощности, частоты и напряжения использована дополнительная управляемая балластная нагрузка.

Недостатками данной МкГЭС являются: сложность конструкции, характеризующаяся расположением рабочего колеса внутри вала ротора генератора и связанная с этим борьба с попаданием влаги в электрическую часть (обмотки статора и ротора); необходимость увеличения диаметра вала генератора для размещения рабочего колеса и обеспечения через него требуемого расхода воды и, соответственно, мощности МкГЭС; ухудшение условий охлаждения статора из-за вынужденного исключения вентилятора, что вызывает необходимость снижения тока в его обмотке или, соответственно, увеличения сечения, а значит, размеров, веса и стоимости агрегата; увеличение центробежных сил с увеличением диаметра и массы ротора при креплении на лопастях рабочего колеса активных электрических узлов. Это требует увеличение их прочности, особенно при пропеллерном рабочем колесе, для которого характерна значительная частота вращения при аварийных снижениях (сбросах) нагрузки (10).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам является МкГЭС, созданная в соответствии с патентом  №1780551 А3F03В13/00. (7,8) Суть конструкции состоит в том, что с сердечника статорной стали снимается толстостенный корпус (станина) и вместо него плотно, ликвидировав воздушный зазор, надевается «рубашка» из материала повышенной теплопроводности (например, из дюралюминия или нержавеющей стали).  С ротора снимается  вентилятор. Заменяются открытые (для входа и выхода воздуха) передняя и задняя подшипниковые крышки на закрытые. Место их соединения с «рубашкой», вывод электрических проводов из «рубашки», выход вала ротора генератора к рабочему колесу турбины выполняются  со специальными  уплотнениями. Полученная капсула с  генератором вмонтирована в  отсасывающей  трубе гидротурбины на распорках.

Недостатком данной МкГЭС является трудность эксплуатации, связанная с использованием  сложных уплотнений для изоляции капсулы с электрогенератором от влаги, а также трудоемкость ее разборки и сборки для осмотра, ремонта. Кроме того, область эффективного использования этой конструкции ограничена мощностью до 50 кВт.

Технический результат достигается тем, что высокоиспользованный генератор выносится из водопотока (отсасывающей трубы) турбины наружу и соединяется  с валом гидротурбины, выведенным через колено отсасывающей трубы.

Предлагаемая МкГЭС,  включающая генератор электрического тока, гидротурбину, отличающаяся тем, что генератор выведен наружу через колено отсасывающей трубы и соединен с валом турбины, при этом станина статора генератора выполнена в виде рубашки, которая плотно одета на пакет статора, к торцам которого приварены фланцы подшипниковых крышек, причем вокруг рубашки создан кожух для образования камеры охлаждения, которая снабжена трубами, подводящими и отводящими охлаждающую воду, при этом генератор выполнен с меньшим диаметром, и удлиненным пакетом статора и сердечником ротора, на наружной поверхности рубашки выполнено рифление глубиной канавок 0,5-1,5 мм и шириной 3-5 мм, а поверхность пакета статора смазывается диэлектрическим заливочным композитом.

Предлагаемая полезная модель обладает рядом преимуществ:
  • Уменьшение  на 30-50% по весу и стоимости по сравнению с аналогами;
  • Удобство сборки и демонтажа для профилактики, ремонта и   транспортировки.
  • Увеличение безопасности, надежности и простоты эксплуатации и области эффективного использования по мощности до 100 кВт.

Библиографический список:

1. Алексеенко В.Н., Ашмарин А.В., Иванов И.И. Опыт разработки и эксплуатации МикроГЭС. «Гидротехническое строительство», №1, 1989.
2. Петров Н. Карманный ГЭС – Наука и жизнь, №3, 1986.
3. Ежов А.В. МикроГЭС, «Энергохозяйство за рубежом», №5, 1982.
4. Микрогидроэлектростанции (рекламный проспект Харьковского турбинного завода).
5. Микрогидроэлектростанции (рекламный лист), НПО «Турбоатом», Украина, 310323, Харьков -323.
6. В России МикроГЭС выпускают фирмы: Санкт-Петербург – ИНСЭТ (ул.Гороховая, 20), АО НПО ЦКТИ (ул. Политехническая, 24), НПЦ РАНД, г. Москва – МАГИ (ул. Красноказарменская, 17), Хабаровск (ул.Павловича. 26).
7. Патент РФ 1780551 А3, F03 В13/00 Тамадаев А.М. и др.
8. Тамадаев А.М. Состояние и перспективы развития малой гидроэнергетики в Казахской ССР. (Аналитический обзор). Алма-Ата, 1991, Каз. НИИНТИ.
9. Справочник по электрическим машинам под ред. Копылова И.П. и Колокова Б.К. Том 1, Москва, Энергоиздат, 1988.
10. Щапов Н.М. Турбинное оборудование гидроэлектростанций. ГЭИ, М-л, 1961.




Рецензии:

31.10.2014, 1:13 Мордашев Владимир Михайлович
Рецензия: Полезное изобретение. Можно публиковать.

01.11.2014 23:23 Ответ на рецензию автора Насрулаев Насрула Джамалудинович:
Спасибо. В процессе.

3.11.2014, 13:14 Галкин Александр Федорович
Рецензия: Статья актуальна. Техническое решение имеет элементы новизны. Хорошо бы добавить поясняющий рисунок. Рекомендуется к публикации.



Комментарии пользователей:

8.03.2016, 22:24 Шляхтов Сергей Сергеевич
Отзыв: Недостатком схемы, предложенной Насрула Джамалудиновичом считаю: 1. Наличие сложной и дорогой трансмиссии, которую необходимо обслуживать. 2. Необходимость защиты генератора от дождя, разлива реки и так далее. 3. Не эффективное воздушное охлаждение. Предлагаю: разместить турбину на оси генератора и провести герметизацию электрогенератора для его нахождения и охлаждения в воде. Как видим, в моем предложение есть тоже научная новизна.


Оставить комментарий


 
 

Вверх