Опис енергетичних установок
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.
Эти установки, с одной стороны, используются для проверки и испытания рабочих органов гирляндных ГЭС, а, с другой стороны, сами являются разновидностями микроГЭС, т. е. энергоустановками малой мощности.
В тех случаях, когда необходимо иметь сравнительно небольшие мощности — до 200 вт, можно использовать установки с одиночными поперечными турбинами, закрепленными на раме, или батарейными установками. Такие установки можно применять для индивидуального освещения, мелкого водоснабжения, питания радиоприемников, зарядки аккумуляторов, а также в геологических партиях. Общий вид опытных образцов подобных микроГЭС представлен на рис. 26.
Батарейные гидророторные установки. До наших опытов с поперечными турбинами в литературе описывались тяжеловесные установки с гидророторами диаметром 60 см и более, имеющие редукцию оборотов на генератор i = 60-j- 100. Потери мощности на таких редукторах достигают 170—290% от полезной мощности, использованной потребителем.
Между тем, зная, что скорость вращения роторов обратно пропорциональна их диаметру, а мощность прямо пропорциональна диаметру, и в то же время зная, что в публикуемых схемах лишь одна третья часть полезно используется, а две третьих пропадают в редукторе, мы научились делать простые гидророторы малого диаметра. В практике автора был случай, когда, увеличив в 2 раза оборотность за счет уменьшения диаметра гидроротора и естественно снизив вдвое мощность на валу гидроротора, все же мощность на валу генератора удалось сохранить благодаря уменьшению потерь на редукцию. Но одиночные гидророторы малого диаметра за счет своих малых мощностей ограничиваются применением в качестве гидродвигателей.
Спаренные роторы никто не применял по причине сложности известных конструкций таких установок, хотя предложения такие были. Автор предлагает соединять в батареи гидророторы малых диаметров 5—20 см. Как начальную форму такого соединения рассмотрим батарею из двух роторов (рис. 27,в). Гидророторам необходимо придавать, как это показали исследования, проведенные автором, противоположное вращение заборниками друг к другу, как это показано на рис. 27,а. Мощность каждого из таких роторов, работающих в «гидравлическом зацеплении», увеличивается на 45% по сравнению с мощностью одиночного ротора [Л. 4]. Взаимно уравновешиваются и боковые силы, возникающие на вращающихся гидророторах. Оси гидророторов связываются их подводными выходами при помощи гибкого вала (при малых мощностях, например, отрезком вала привода спидометра, применяемого на грузовых автомашинах), а с верхнего вывода оси одного из гидророторов вращение передается на генератор или на редуктор генератора.
Батарейные установки
Не вводя в конструкцию дополнительных деталей, выполняем вертикальные силовые элементы опорной рамы в виде дефлекторов — устройств, направляющих поток. Профиль дефлектора выбран таким, чтобы, несколько поджав поток, обеспечить его прямой выход на заборники гидроротора. В случае дефлектора с наклонным выходом потока на гидроротор мощность гидророторов может даже заметно упасть.
Можно соединить между собой гибкими валами несколько спаренных гидророторных установок, от этого мощность возрастет так же в несколько раз. Технология изготовления гидророторов несложна. Даже в опытных образцах на его изготовление требуется 15 мин, а серийная трудоемкость 148 сек; поэтому батарея из четырех гидророторов обойдется крайне дешево.
Даваемую здесь конструкцию можно с успехом использовать в качестве бакенных установок при использовании предлагаемых установок для питания бакенных лампочек (потребность в таких установках определяется в 2,3 млн. шт.).
Обороты генератора могут быть увеличены вдвое, если мы выполним его привод ротативным. Это осуществимо с применением батарейных схем гидророторов. Для этого на оси одного из гидророторов жестко крепится корпус генератора, а вал генератора приводится через гибкий вал, изогнутый полуокружностью и подсоединенный к гидроротору, имеющему то же направление вращения, что и первый (оно меняется на обратное с поворотом гибкого вала). Таким образом получим двойную скорость вращения генератора. Остается только осуществить выход напряжения к потребителю через кольцевой вращающийся коллектор. Рассмотренное соединение гидророторов в баратеи дает новые возможности в использовании энергии малых рек.
На рис. 27,а приводятся данные по изменению оборотов и мощности одиночной турбины (приняты за 100%) по сравнению с относительными мощностями и оборотами батарейных установок гидророторов.
Конструкция установки на жестких осях имеет силовую раму (рис. 28), в которой крепится на подшипниках турбина. Рама с нижней стороны имеет выдвижной штырь для закрепления в грунте реки и с верхней стороны отросток для закрепления генератора (лучше тихоходного, до 1 000 об/мин). Вал турбины (при диаметре 15—18 см и длине 40—60 см) через одноступенчатый редуктор приводит этот генератор во вращение. Эффективность установки повышается при снабжении ее дефлекторными устройствами, которые направляют поток под наивыгоднейшими углами набегания на вход турбины. Закрепление таких установок на реках представлено на рис. 29. Ставятся они в зависимости от глубины потока в вертикальном или наклонном положении. Эти установки легко переносятся и просто закрепляются в водном потоке. Их турбины имеют обычно две секции, развернутые одна от другой на 90°. Генератор в этой установке водозащищенный и установлен над водой. Соединение генератора с осью турбины можно осуществить и с помощью приводного ремня.
Конструкция микроГЭС на одиночных поперечных турбинах
Варианты размещения микроГЭС на одиночных турбинах в русле реки
В случае шестеренчатого соединения ведущая шестерня соединена с осью ротора поводковой вилкой, вставляемой в отверстия стенки шестерни, выполняемые для облегчения. Диаметр отверстий значительно больше, чем диаметр пальцев поводка, что позволяет установить ось генератора с некоторым отклонением от оси турбины, чем облегчается монтаж.
Ниже приводятся примеры возможного использования рекомендуемых нами микроГЭС, устроенных на отдельных поперечных турбинах.