3.1.15. При останове гидроагрегатов в морозный период долж­ны быть приняты меры к предотвращению опасного для эксплуатации образования льда на внутренних стенках водоводов.

Образование льда на стенках водоводов в морозный период происходит наиболее интенсивно в период остано­ва гидротурбин и насосов, но может происходить и во вре­мя их работы с малыми нагрузками. Опасность нарастания льда на стенках водоводов заключается в следующем:

• при оттаивании льда и отделении его от стенок воз­можно образование «ледохода» внутри водовода, что мо­жет привести к забиванию льдом спиральной камеры и направляющего аппарата, поломке деталей гидротурбин и насосов;

• обледенение нарушает нормальную работу затворов, устройств защиты, компенсаторов и других устройств на водоводе;

• уменьшение площади живого сечения водовода при обмерзании приводит к повышению в нем скоростей по­тока, что повышает ударные гидродинамические давления при регулировании и сбросе нагрузки и соответственно увеличивает вероятность повреждения водовода;

• обледенение при сильном обмерзании увеличивает гидравлические потери по длине водовода, снижая распо­лагаемую мощность гидротурбин и подачу насосов.

Значения температур наружного воздуха и воды, ско­рости течения воды, солнечной радиации и другие факто­ры, характеризующие начало и степень обмерзания для каждого водовода, определяются на основании теплобалансовых расчетов и затем подтверждаются натурными наблюдениями. В суровых зимних условиях наблюдалось интенсивное обледенение стальных водоводов при скоро­стях воды в них до 1 м/с. Условия обледенения изменяют­ся в зависимости от внутреннего давления (напора) воды и от уклона водовода.

Учитывая, что наиболее интенсивно нарастание льда на стенках водоводов происходит при остановленных гидроагрегатах, в этот период могут применяться следую­щие меры;

• опорожнение водовода, при этом должны быть на­дежно уплотнены затворы, перекрывающие водовод, во избежание протечек, усугубляющих обмерзание;

• работа гидроагрегатов на холостом ходу или при малых нагрузках, при этом неизбежны холостые потери воды; минимальную допустимую (из условий отсутствия обледенения) скорость в открытом стальном водоводе мож­но определить по формуле

где

L — длина участка водовода с постоянным диаметром D₀ м;

D₀ — диаметр водовода, м;

t_H — начальная температура воды, °С;

t₀ — минимальная расчетная температура воздуха, "С;

— теплоизоляция водовода путем сооружения защитных оболочек, засыпки снегом, грунтом, устройства изоляционных покрытий (войлок, поропласт и т.п.).

При обмерзании водовода во время работы гидроагре­гатов применяются режимные меры (ограничение Минимальных скоростей). Крайне важно в этих случаях защитить водовод от прямых солнечных лучей во избежа­ние отрыва льда от стенок. Следует иметь в виду, что при определенных условиях допустимо чередование периодов останова и работы гидроагрегатов; в этих условиях намер­зающий в период останова лед тает в потоке воды.

Перед наступлением морозного периода должны быть при­ведены в порядок компенсаторы, уплотнения лазов, флан­цев, арматуры затворов с целью предотвращения образова­ния наледей при протечках воды. В целом режимы эксплуа­тации водоводов в морозный период должны назначаться с учетом опыта эксплуатации конкретного гидроузла.

3.1.16. Аэрационные устройства напорных водоводов должны быть надежно утеплены и при необходимости оборудо­ваны системой обогрева. Систематически в сроки, ука­занные местной инструкцией, должна производиться проверка состояния аэрационных устройств.

Аэрационные устройства (устройства для впуска и вы­пуска воздуха) применяются на напорных водоводах для впуска атмосферного воздуха при их опорожнении или при возникновении разрежения в высоких точках на их трассе и для выпуска воздуха при заполнении водоводов. Наиболее опасным является возникновение в стальных и деревянных водоводах разрежения (вакуума) при опорож­нении, так как это может привести к потере устойчивости (смятию) оболочки под действием наружного атмосфер­ного давления (рисунок 3.1,5), что наблюдалось в практи­ке эксплуатации.

Места расположения аэрационных устройств выбира­ются на основании гидродинамических расчетов. Как пра­вило, они устанавливаются в следующих местах: в начале каждой нитки водовода непосредственно за быстродей­ствующим затвором; в местах расположения выпуклых колен, если линия понижения гидродинамического давле­ния при наборах нагрузки и увеличении подачи проходит ниже отметки верхней точки колена; в самых высоких точках трассы водовода в случаях, если он проложен в виде арки и на этом участке возможно образование раз­режения при его опорожнении или скопление сжатого воздуха при заполнении.

1 — напорная стенка водоприемника; 2 — напорный водовод; 3 — здание гидроэлектростанции; 4 — опасный участок, на кото­ром внутри водовода может возникнуть разрежение; 5 — место установки воздушного обратного клапана, срабатывающего при аварийном опускании затвора водоприемника; 6 — место уста­новки воздушного обратного клапана, срабатывающего при быстром наборе нагрузки ГЭС; I — линия статического напора в водоводе; II — линия пьезометрического напора при сбросе на­грузки (для расчета оболочки водовода на прочность); III — ли­ния пьезометрического напора при быстром наборе нагрузки гид­роэлектростанции (для расчета оболочки водовода на устойчивость)

Рисунок 3.1.5 - Схема распределения гидродинамического напора воды вдоль водовода

Аэрационные устройства при низких напорах представ­ляют собой воздушные трубы или щели, а при высоких напорах— воздушные клапаны двойного действия. Нор­мальное функционирование отверстия обеспечивается, если площадь его проходного сечения составляет 10 — 12% площади сечения водовода, а скорость движения воздуха не превышает 60 м/с.

Поскольку аэрационные устройства играют важную роль, их эксплуатационному состоянию должно уделяться серьезное внимание. Они должны быть защищены от засо­рения. Нельзя допускать их обмерзания: если компоновка устройств не предохраняет их от обмерзания, то они дол­жны утепляться или обогреваться. Надзор за состоянием аэрационных труб и щелей включает их регулярный на­ружный осмотр, расчистки от сора и льда. Надзор за воз­душными клапанами кроме осмотра и ухода, предусмот­ренных заводскими инструкциями, должен включать пе­риодические (не реже 1 раза в год) испытания клапанов для проверки закрывания и открывания под давлением и пропуска воздуха через калиброванные отверстия. Поря­док и периодичность надзора устанавливаются в местных инструкциях.