Проектирование прямоточных микрогидроэлектростанциий в условиях Кыргызстана

Одним из способов обеспечения устойчивого развития регионов полагают использование потенциала возобновляемых источников энергии. Их эксплуатация позволяет, во-первых, уменьшить расходы на создание и поддержание коммуникаций энергоснабжения и снизить зависимость малых и хозяйственных объектов от крупных энергетических станций;

Потенциал возобновляемой энергетики региона определяется сочетанием природных, технических и экономических факторов её развития. Природная составляющая потенциала рассматривается через энергетические характеристики природных процессов.

В Кыргызстане насчитывается более чем 40 000 рек и речушек, общая длина которых составляет приблизительно 150 000 км, с вытеканием около 47 кубических километров воды в год.

Главным источником воды в реках является талая вода с многочисленных горных ледников. Количество дождей составляет меньше чем 1/5 всего водного потока.

Реки Кыргызстана обладают громадными потенциальными энергетическими ресурсами, которые служат базой создания энергетической системы Средней Азии и Казахстана.

Технико-экономический потенциал малой гидроэнергетики в Кыргызстане превышает потенциал таких возобновляемых источников энергии, как ветер, солнце и биомасса, вместе взятых. В настоящее время гидроэнергетический потенциал рек составляет около 174 млрд. кВт. час, а мощность — 19,8 млн. кВт.

Каждая река имеет свою гидравлическую характеристику. Однако, многие из них течет через равнину с небольшим уклоном что свою очередь создает необходимость сооружения низконапорных плотин. Более того, некоторые без напорные микроГЭС требует специальных фундаментов для размещения активной части микроГЭС.

В результате удорожает стоимость и продлевается срок окупаемость. В таких случаях предпочтения дается ковшовым турбинам.

Однако, ковшовые турбины использует только кинетическую энергию водотока что, приводить снижению КПД микроГЭС.

Экологические проблемы, непрерывный рост территориально разнесенных и удаленных от электрических сетей сельскохозяйственных и горных объектов небольшой мощности ставят задачи создание эффективных автономных источников энергии.

В настоящее время разработаны очень многие виды микрогидроэлектростанции. Каждый из них имеет свою конструктивные особенности и область применения. В последнее время предпочтения дается безнапорных гидроэлектростанций.

Бесплотинные (безнапорные) Гидроэлектростанции (ГЭС) — гидроэлектрические станции, использующие естественную энергию потока воды без постройки сооружений (плотин) повышающих уровень воды над гидроагрегагрегатом.

Перспективность и выгодность этого типа ГЭС обусловлена тем очевидным фактом, что мощность водного потока приблизительно в тысячу раз больше, чем ветрового потока при той же скорости.

И если ветровая энергетика считается выгодной при скорости ветра около 7 м/сек, то гидроэнергетика выгодна уже при скорости потока воды около 1 м/сек.

К настоящему времени испытаны и прошли проверку реальной эксплуатацией следующие решения: Одиночный гидроротор, Рукавные ГЭС, Гирляндные ГЭС Блинова, Беслотинная ГЭС Ленева .

Однако, такие гидроэлектростанции имеет небольшую мощность и низкий КПД. Нами предлагается аналогичная бесплотинная, прямоточная микрогидроэлектростанция совмещенном исполнении турбинной и активной части. река кыргызстан микрогидроэлектростанция Задачей предлагаемого изобретения является расширение области применения с использованием двигателя в равнинных местностях, где трудно создавать напор, и повышение технико-экономических показателей, а именно, увеличение выходных энергетических показателей (КПД и cosц), выходной мощности, уменьшения напора и расхода жидкости с сохранением полезной мощности.

Поставленная задача решается тем, что в подводной гидроэлектростанции, содержащей установленный в потоке воды корпус с входным конфузором, на выходе из которого внутри корпуса расположены гидропривод, выполненный в виде лопастной турбины с валом, и электрогенератор.

В отличии от прототипа, электрогенератор выполнен торцевым, корпус снабжен выходным дифузором, вал лопастной турбины неподвижно закреплён с двух концов при помощи спиц на корпусе, лопастная турбина содержит, по крайней мере, два рабочих колеса, посаженных через подшипники на вал лопастной турбины, лопасти рабочих колес по внешнему диаметру жёстко соединены с внутренней частью цилиндра, размещенного внутри корпуса и соединенного с ротором электрогенератора.

Между цилиндром и диффузором и конфузором установлены уплотнители, причём диаметр вала на участке первого рабочего колеса меньше диаметра на участке установки следующего рабочего колеса на величину внешнего диаметра подшипника, а высота лопастей рабочих колес уменьшается в соответствие с увеличением диаметра вала.

Совмещённая микро гидроэлектростанция состоит из торцевого статора, массивного ротора, конфузора, диффузора.

В пазах статора уложена трёхфазная обмотка. Лопасти осевой турбины жёстко закреплены с вращающимся цилиндром, который, в свою очередь, жестко связан с ротором.

Другие концы лопасти посажены на вал на подшипниках, причем высота второй лопасти меньше, чем первой на величину внешнего диаметра подшипника.

Начало вала имеет конусную форму, а диаметр в начале меньше, чем в конце, на расстояние двух внешних размеров подшипников. Концы вала жёстко закреплены с помощью спиц.

Для обеспечения герметичности между диффузором и турбиной, а также между конфузором и турбиной установлены уплотнители. Все элементы размешены в корпусе и закреплены между собой с помощью болтов.

Таким образом, использование предлагаемой полезной модели приводит к повышению экономичности при сохранении высокого КПД, удобству эксплуатации и возможности установки в любых условиях.

Аннотация

Проектирование прямоточных микрогидроэлектростанциий в условиях Кыргызстана. Борукеев Туйгунбек Сабатарович, к.т.н., доцент, директор «Института совместных образовательных программ «, Кыргызский Государственный Технический Университет, Кыргызстан, г. Бищкек,.

В статье рассматривается разработанная авторами прямоточная микрогидроэлектростанция, приводится конструкция, принцип работы и перспективность использования в реках Кыргызстана.

Ключевые слова: прямоточная микрогидроэлектростанция, торцевой генератор, энергия давления.