книги из ГПНТБ / Попов, В. Л. Проектирование подземных сооружений в системе деривационных ГЭС учеб. пособие

160

л - наклонный туннель водосброса; Б - строительный туннель: I - водоприемник с двумя сегментными = затворами; 2 - входной портал; 3 бетонная пробка; 4 - укрепительная цементация; 5 - помещения подъемных механизмов рабочих затворов; 6 - отводящий туннель; 7 - водосброс; 3 - криволинейный

участок

- 161 -

Для уменьшения кавитационной опасности поверхности водо­ сбросов выполняются из бетонов марки 400 и 500. Кроме того, эти поверхности должны иметь првыишннуга гладкость, что содействует ' защите поверхностей водовода от кавитационных разрушений. Сгла- . живание неровностей и обработка швов, образующихся в местах сты­ кования опалубди, требует выполнения больших объемов трудоемких шлифовальных работ.

Для предохранения водосбросов за высоконапорными туннелями от кавитационных разрушений применяют конструкции, обеспечиваю­ щие воздухонасыщение придонного и околостенного потоков и исклю­ чающие появление кавитации. Для обеспечения, плавного растекания потока в конце водосброса и гашения энергии потока применяются различные устройства: сужающиеся быстротоки, "безнапорные энерго­ гасящие диффузоры,.многоструйныераосеевающие трамплины, веерные гасители и др.

(положительный удар) давления в напорном водоводе, возникающее при быстром закрытии водовода задвижкой или.при мгновенной оста­ новке движущегося потока, вызванной какими-либо другими причина­ ми. К гидравлическому удару относят также резкое понижение дав-

олепил (отрицательный удар) в напорном водоводе, возникающее при быстром открытии задвижки на пути потока сустановивин'ися дви- - жеипеы.

Внутреннее гидродинамическое давление в напорном водоводе определяется положением пьезометрической jTk h i« j , В случае уста­ новившегося режима, при котором расход потока не изменяется во

- Т62 -

При неуотамовшжшхс.я режимах, когда происходит изменение расхода водоводов, мгновенное положение пьезометрической ли­ нии существенно отклоняется от положения, соответствующего

рис. 44 показаны предельные положения иьезпмотринеокпх линии при неустаповившихои режимах: О-Г-2 - при закрытии турбины и

водоводе

В .гидроэлектростанциях с напорной дергаяиней при закры­ тии турбин гидраьл"чзг.кий удар вызывает увеличение внутренне­ го давления в пацорном водоводе, что необходимо учитывать

- 163 -

мотет сопровождаться возникновением глубокого вакуума на отдельных его участках* Кроме того, гидравлический удар приво­ дит к изменению непора, действующего на турбину, что оказыва­ ется на протекании переходных процессов при регулировании гидроагрегатов.

Для определения давления гидравлического удара 4 Н* в сечении А-А (рио,44) используем уравнение количества движения,- приманив его к массе жидкости, раополшенной между сечениями А-А и С-0:

- 164

максимальное ударное давление больше, чем давление, рассчитан­

166

до нуля и турбина интенсивно тормозится водой.

3. Регулирование мощности производится при работе гидроагре­ гата в соответствии с изменением нагрузки потребителей. Обычно это изменение происходит довольно медленно. При расчетах водово­ дов учитывают наибольшую скорость изменения открытия турбины, которая устанавливается автоматическим регулятором.

4 . Сброс нагрузки - отключение нагрузке иного генератораот сети выключения. При этом скорость вращения ахрегата быстро воз­ растает сверх нормальной, а турбина закрывается автоматическим регулятором. Такой переходный процесс является аварийным, так как сброс нагрузки часто возникает в результате коротких замы­ каний па линии.

Из перечисленных переходных процессов наибольший положитель­ ный гидравлический удар воанивает при остановке агрегата и при сбросе нагрузки, а наибольший отрицательный удар - при пуске агрегата и при увеличении нагрузки. Гпдравлическип удар ухудшает

го собой емкость со свободной поверхностью, присоединенной к во­

- 16? -

Давление в деривационном водоводе определяется положением уровня в уравнительном резервуаре, который при закрытии турбины поднимается до точки б, а при открытии снижается до точки 8. При наличии уравнительного резервуара предельные положения ли­ ний максимального давления будут располагаться по точкам 0 -5 -6 -? и минимально - по точкам 0 -8 -9 -И (линии показаны пунк­ тиром) .

Уравнительный резервуар уменьшает пределы изменения динами­ ческого давления в деривационном водоводе, уменьшает гидравли­ ческий удар в турбинных водоводах и улучшает условия регулирова­ ния мощности гидроагрегатов. Поскольку сам резервуар представ­

нагрузки, которое может быть компенсировано увеличением посто­ янной инерции вращающихся масс, хотя такая компенсация вызывает быстрое удорожание оборудования. Однако на практике идут на по­

добиться подбором соответствующего режима закрытия турбин, зави­ сящего от значения c /Q /d t , входящего в формулу (6 .5 ). Такой режим обеспечивается устройством в турбинах холостых выпусков,

- 168 -

величиной постоянной инерции вращающихся масс гидроагрегата. Ориентировочные области использования описанных выше решений, показаны на рис.46. Обычная схема без специальных мер

необходимо сооружение уравнительных резервуаров. Окончатель­ ное решение должно приниматься па основании технико-зкопоми­ ческого сопоставления различных вариантов.

Рис. 45. Область применения различных решений по уменьшению влияния гидравлического удара

2 . Принцип работы и типы уравнительных резервуаров

Уравнительные резервуары (башни, шахты) устраивают на валорных водоводах для смягчения и выравнивания резких гидрав­ лических явлений, возникающих в упругой системе туннеля и во-

169 -

довода в связи с изменением режима работы турбин. Чем ближе к турбинам расположен уравнительный резервуар, тем большую дли­ ну водовода он защищает от гидравлического удара. Поэтому же­ лательно расположить уравнительный резервуар 6 Непосредственно перед зданием ГЭС (рис.46). Однако такое расположение резервуа­ ра экономически оправдано лишь при малых напорах, так как стои­ мость резервуара из-за большой высоты часто не окупается умень­ шением капиталовложений по энергетическим водоводам и оборудо­ ванию ГЭС.

3

Рис. 46. Схема размещения уравнительных резервуаров:

I - водоприемник; 2 - подводящий туннель; 3 - верховой уравни­ тельный резервуар; 4 - аэрационная шахта; 5 - турбинный водо­ вод; 6 - желательное расположение уравнительного резервуара; 7 - здание ГЭС; 8 - низовой уравнительный резервуар;

9 - отводящий туннель

Для сокращения своей высоты уравнительные резервуары 3 размешают выше здания ГЭС, используя топографические условия района. Удобным местом расположения резервуара является участок резкого изменения уклона водовода.

Если отводящая деривация является напорной, то в период неустановившегося режима на ГЭС в ней также возникает гидравли­ ческий удар и может потребоваться устройство уравнительного ре­ зервуара 8 . В этом случае резервуар размешается в непосредствен­ ной близости от отсасывающих труб гидротурбин. Резервуар, разма-