ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Описание к ИЛ № 29-037-04

Результат выполнения НИР.

Предлагаемая свободнопоточная микроГЭС предназначена для электроснабжения территорий Красноярского края, отдаленных от централизованных источников электроэнергии. Вариантами электроснабжения в этом случае являются линии электропередач большой протяженности и дизельные электростанции. Линии электропередач большой протяженности требуют установки трансформаторных подстанций, большого расхода цветных металлов. Производство электроэнергии дизель-генераторными станциями имеет высокую стоимость (см. табл.), повышающуюся многократно с удалением станции от производителя дизельного топлива.

Таблица

В Красноярском крае есть все предпосылки для развития малой энергетики на основе ветро- и гидроэнергоустановок. МикроГЭС могут быть реализованы в виде низконапорных и свободно-поточных станций. Минимальную стоимость изготовления, монтажа и эксплуатации имеют свободно-поточные микроГЭС погружного и наплавного типа мощностью до 100 кВт, практически не требующие земляных работ (создание плотин, изменение русла реки). Погружные микроГЭС круглогодичного действия удобны для небольших поселков, геологических партий, фермерских хозяйств. Они с успехом могли бы работать параллельно с дизельными электростанциями, существенно сокращая расход дизельного топлива или заменяя последние в случае аварии. Наплавные установки могут действовать в летнее время (летние пастбища, партии изыскателей, туристические группы и т.д.).

Турбина свободно-поточных микроГЭС в зависимости от скорости реки и мощности установки вращается со скоростью 80 - 200 об/мин. Производство свободно-поточных микроГЭС сдерживалось из-за отсутствия низкоскоростного генератора малой мощности. Необходимость в таких генераторах высокая.

Выпускаемые промышленностью генераторы переменного тока мощностью от 1 до 50 кВт рассчитаны на скорости 750- 3000 об/мин, и для механической связи с турбиной необходима установка повышающей механической передачи (мультипликатора) между турбиной и генератором. Мультипликатор - звено сложное дорогое и требующее обслуживания в процессе эксплуатации. Стоимость мультипликатора составляет до 50% процентов стоимости всей установки.

Коллективом ученых Красноярского Государственного Технического Университета в течение ряда лет проводятся работы по созданию автономных возобновляемых источников электроснабжения на основе гидро- и ветроустановок (см. рис.).

В качестве основного элемента этих установок используется торцевой синхронный генератор (ТСГ) принципиально новой конструкции. Принципиальное отличие ТСГ от генератора классической конструкции заключается в возможности изготовления генератора на низкие скорости вращения (70 - 150 об/мин) без существенных потерь электротехнических материалов, что определено его конструктивными особенностями.

Рис. Свободнопоточная микроГЭС

При изготовлении генератора не требуется специализированного дорогостоящего оборудования, а переход на изготовление другого типоразмера требует лишь смены технологической оснастки без замены основного оборудования. Такая конструкция вместе с применением ортогональной турбины позволила создать автономный источник энергоснабжения, по количественным и качественным показателям не имеющий аналогов в мировой практике.

Конструкция автономной энергоустановки за счет использования в ней предлагаемого генератора транспортабельна, имеет сравнительно небольшие габариты и массу, упрощенную схему монтажа и эксплуатации. Мультипликатор в данной установке отсутствует. Отказ от этого узла в разработанной энергоустановке снижает стоимость установки, существенно упрощает ее обслуживание в процессе эксплуатации, повышает коэффициент полезного действия. В состав энергоустановки входят два основных элемента: ортогональная турбина, торцевой синхронный генератор с низкой частотой вращения (93,5 - 150 об/мин). На изготовление такого генератора затрачивается меньшее количество электротехнических материалов, так как генератор выполняется по безотходной технологии. За счет этого снижена и стоимость генератора.

Разработка выполнена вcad-средеsolidworksна уровне параметрических твердотельных моделей деталей и сборочных единиц, что позволило оптимизировать конструкцию генератора и параметры его элементов, гарантировать качество изделия на этапе разработки.

Использованиеcad-среды позволило в автоматическом режиме генерировать конструкторскую документацию на уровне сборочных, рабочих чертежей, спецификаций, ведомостей спецификаций и покупных изделий. Для генерации последних документов использовались собственные программные разработки. Комплект конструкторской документации год назад был передан на заводы изготовители, где была выполнена технологическая подготовка к производству опытно-промышленных образцов микроГЭС.

Разработка находится на стадии патентования. Поданы 3 заявки на получение патентов, получены справки о приоритете.