Книги / 1bryzgalov_v_i_gordon_l_a_gidroelektrostantsii

. Первые

промышленные

гидротурбины

были

современной гидротурбины

французскими инженерами Фурнейроном и

изобретены лишь

в XIX веке

Бурденом (1827 г.). Дальнейшее

совершенствование конструкций гидротурбин

связано с именами

американских

инженеров А.Пельтона и Д.Френсиса. В

1847 г.

Френсис изобрел

радиально-осевую

(в рабочем колесе поток

воды

имеет

, а затем осевое

направление), а

в 1889 г.

Пельтон -

сначала радиальное

поступает

ковшовую гидротурбину (вода на лопасти (ковши) рабочего колеса

через сопла по касательной к окружности, проходящей через середину ковша).

Поворотно-лопастная гидротурбина (имеет двойное регулирование

мощности

одновременным

поворотом лопаток

направляющего

аппарата

и

лопастей

рабочего колеса)

была изобретена австрийским инженером Капланом в 1920 г.

В

девятнадцатом веке

гидротурбины

нашли

применение

лишь как

источник

получения

механической

энергии и только

вблизи

водотоков.

в восемнадцатом веке

паровая

Девятнадцатый

век был веком

пара. Созданная

машина,

изобретение

которой приписывают

Томасу Ньюкомену

(1712 г.),

И.И.Ползунову (1766

г.), Джеймс Уатту (1769 г.), стала

энергетической

основой

промышленной

революции. Изобретение Робертом Фултоном парохода (1807 г.)

и Джорджем

Стефенсоном паровоза (1814 г.) закрепили

повсеместно

господство

пара как источника получения механической энергии.

того, как

во второй

Веком электричества стал век двадцатый, после

половине

XIX

века

появились

зачатки

третьего

главного

элемента

электростанции

-

электрогенератора

. Теоретические основы электротехники

. В 1821 году Фарадей

были

разработаны Майклом Фарадеем

сформулировал

.

Основные

идею

электродвигателя, а

в 1831

году

-

электрогенератора

технические

усовершенствования

генератора связаны

с именем американского

(1882

г.).

Сочленение паровой турбины с

изобретателя Томаса Альвы Эдисона

электрогенератором

позволило создать агрегат под названием турбоагрегат,

а с гидравлической турбиной

- гидроагрегат и соответственно их

электро

¬

Электрическую энергию необходимо было не

,

но и

только произвести

передать на большое расстояние. Высоковольтная передача

электрической

энергии постоянного тока

на большое расстояние (57

км)

впервые была

осуществлена во Франции в

г

Марселем Депре

и

в

Англии Ферранти в

1882 .

(1874-75

гг.) русский

. Вольт). Еще раньше

1889 г. (на напряжении 10 тыс

энергию на

электротехник

Ф.Пироцкий

впервые передал

электрическую

получила лишь

расстояние 1 км. Но распространение передача электроэнергии

после того, как

был изобретён трёхфазный переменный ток (см. гп.

6).

Однако

ещё

недостаточно было только передать

, её

необходимо было

электроэнергию

появилась

распределить между потребителями. Потребность в распределении

сразу же, как только трёхфазный ток

был востребован массовым потребителем.

гидрогенератор, распределение и передача электроэнергии по высоковольтным

линиям электропередачи. В 1882

г. Т.А. Эдисон создал компанию, которая

развернула строительство гидростанций

,

.

По

в США, Англии

Италии

-

видимому, этот год можно считать

началом

.

Чуть

эры гидроэлектроэнергетики

1.7).

позже начинается строительство

тепловых электростанций (ТЭС рис.

Первая паровая турбина для выработки электроэнергии была предложена

С начала

практического

применения

электроэнергии

в мире начали

как

на новый

не

формироваться

теоретические

взгляды на электрификацию

,

способный

, но и

социально-экономический процесс

только технический

общественное

производство и

на

позитивное

оказать глубокое

воздействие на

Победу электричества над использованием пара, как источника

для

,

обеспечили

следующие

важные

преобразования

в механическую энергию

свойства

электрической

энергии:

Недостатком электрической

энергии

является практическая невоз

¬

можность ее накопления и складирования.

Современные

электрические

аккумуляторы еще не обладают

необходимой емкостью.

Электрическая

. Этим она отличается

энергия потребляется сразу после того, как производится

от любого товара (ее нельзя накопить и «придержать под прилавком»).

Единственным достаточно

емким аккумулятором

электрической

энергии в настоящее время является особый тип

гидроэлектростанции

- ГАЭС.

ГАЭС- гидроаккумулирующая электростанция оборудована «обратимыми»

, и как насосы. Идея

гидроагрегатами, которые могут работать и как турбины

Первая гидроэлектростанция была построена в США в городе Эплтон

(штат Висконсин). Ее мощность была всего 1

л.с. Первая же, по-настоящему

промышленная ГЭС на Ниагаре (Ниагара

Фолс), предназначенная

для

электроснабжения г.

Буффало, заработала в 1890 г. На ней была

реализована

трехфазная система

тока, передача электроэнергии осуществлялась

на

, возводились

на

базе

построенных

, как правило

Первые гидростанции

, первой плотиной

в Европе, построенной

ирригационных

плотин. По-видимому

Германии конца XIX

. Длина

для

ГЭС,

,

высочайшая

плотина

века

была Одерич

м

на гребне

и 44

м

у подошвы.

151

,

высота

22 м, толщина 16

м максимальная

этой

: три

стены

из

гранитной

Интересна

конструкция

плотины-сэндвича

стенами

и

центральная

ядро; пазухи между

кладки, верховая,

низовая

-

заполнены

грунтом и мхом.

, Германии

В конце XIX века

ГЭС интенсивно строятся в США,

Англии

,

для

Франции

.

В XX

веке

почти

все

крупнейшие

плотины

возводились

ГЭС

дало

электроэнергии

на гидроэлектростанциях. Строительство

получения

В России в

эти годы разрабатывается

несколько

проектов строительства

,

1892 г.), на

порогах

рек

ГЭС: на Неве

у Ивановских

порогов

(Н.Бернардос

гг.). Строительство

,

1895-99

ГЭС

Нарова, Иматра, Волхов (В.Добротворский

и

противодействие

владельцев

сдерживали

общая техническая

отсталость

в

инженеров

участвовали

ряд

российских

угольных

шахт.

Однако

М.О.Доливо-

ГЭС

в

Европе.

Так,

русский

политэмигрант

строительстве

установку

на р.Неккар

в 1891

г.

переоборудовал

гидросиловую

Добровольский

220

кВт с

генератором

трёхфазного

мощностью

(Германия)

в гидростанцию

8500

Вольт

напряжением

ее

переменным

током с

тока и осуществил передачу

на

Майне.

на расстояние

170 км во

Франкфурт

внёс

ГЭС

в

Европе

первых

Существенный

вклад в

строительство

университета

. Студент Петербургского

выходец из России Габриэль

Нарутович

.

на лечение туберкулеза

и

в 1888

г. уехал в

Швейцарию

Нарутович

там остался

Нарутовича

в Европе

было

построено

несколько

десятков

По проектам

1920

г,

48

тыс

.

.) в

ГЭС

Мюлленберг на р.Аар

л

с

.

В

их

числе

(

гидростанций

самая мощная

тогда

. Нарутович

возглавлял

комиссию

-

Швейцарии

в Европе

в

,

был

по зарегулированию р.Рейн. В

1919

г.

Нарутович

вернулся

Польшу

Стал

иностранных

дел.

министром

общественных

работ,

затем

министром

первым президентом

независимой

Польши.

Гидротехнические

сооружения

являются

прикладной

технической

науке

-

,

в основном, на фундаментальной

,

базирующейся

дисциплиной

, как механика

твердых

.

Без

развития

таких

разделов

механики

механике

тел и

, становление

теории

гидротехнических

деформируемых

гидромеханика

что именно

выдающиеся

Не случайно,

сооружений

было бы невозможно.

теоретиками в

области

гидротехнических

механики

прошлого стали первыми

Первым

специальным трудом

по

гидротехнике принято считать

работу

. В ней впервые

была дана треугольная

, вышедшую

в 1586 году

Симона Стевина

изображение

закона изменения

давления

эпюра давления воды (графическое

плотины. Важной вехой в теории расчета

воды от глубины) на верховую грань

плотин является

вышедший в 1750 г. труд Бернарда Фореста де Белидора, в нем

приведены первые расчеты плотин на устойчивость. Французский

инженер

М.де Сазили впервые стал

определять напряжения в

гравитационных

плотинах

методами

сопротивления

материалов (1853 г.) и

построил

экономичный

(равнопрочный) профиль

гравитационной плотины при воздействии на нее

двух нагрузок

собственного веса сооружения и гидростатического

давления

верхнего

бьефа

(

водоёма, расположенная по

течению

выше плотины).

часть

профессионалом-гидротехником

можно считать

В

России первым

путейского инженера

Мельникова, опубликовавшего

в 1836

году

«Основы

практической гидравлики», ему принадлежит проект

расчистки порогов и

. Впоследствии Мельников

стал первым

строительства плотины на р.Волхов

русским министром путей

.

сообщения

Однако настоящее развитие теория гидротехнических

сооружений

получила, начиная со второй половины XIX века. Во многом развитию

теории

,

плотиностроения способствовал анализ нескольких аварий

на

плотинах

Первая

крупная авария с каменно

набросной плотиной

Джонстаун

-

г., в 1875 г.

(США) произошла в 1889 г. Плотина была построена в 1839

наращивалась

до высоты 23 м. В мае 1889

г.плотина разрушилась вследствие

.

дождевого паводка. Погибло 2 тыс. человек

Во второй половине XIX

века

французы

строили

много

ирригационных

в Алжире высотой

38

м,

плотина

Хабра

плотин в

Алжире. Гравитационная

в 1881

,

когда

уровень

воды

в

шириной

по подошве

26

м была

разрушена

г.

на 4

м.

В плотине

образовались

поднялся

выше

расчетного

водохранилище

на

с

основанием,

и

она

потеряла

устойчивость

трещины вблизи

контакта

сдвиг.

авария во

Франции произошла

с плотиной

Бузей.

Еще

более крупная

1878

81

.,

имела

),

построенная

в

гг

-

Гравитационная

плотина

Бузей (Bouzey

бы возводить

в

настоящее

,

что ее

вряд

ли

рискнули

столь обжатый

профиль

имела толщину по гребню

4

ми по

подошве

12

м.

время.

При

высоте 16

м она

и

В 1884

г.

в

низовом клине тела

плотины

образовалась

наклонная

трещина

,

произошел

небольшой

сдвиг

плотины

в

нижний

бьеф

(часть

водоёма

).

Плотина

продолжала

по

течению

ниже

расположенная

плотины

на

высоте 11 м ниже

, и

в

1895

г.

плотина

разрушилась

эксплуатироваться

)

на

участке

в

180

м

при

общей

длине

гребня

(верхняя

часть

плотины

воспринимающая

гидростатическое

напорного

фронта (длина

плотины

широкую

плотины вызвало

.

Разрушение

давление) 550

м.

Погибло

150 человек

крупные

инженеры и

ученые

того

,

в

которой

приняли

участие

дискуссию

,

Морис

Леви).

Морис

Леви (1895 г.)

считал

, что

времени

(Ренкин, Делор

неучета

новой

нагрузки

- противодавления

плотина

разрушилась

вследствие

вверх). Он

плотины,

направленное

на

подошву

(взвешивающее

давление

на

, известное

как

«правило Леви»:

напряжения

сформулировал

требование

не

быть

сжимающими

и

по

величине

плотины

должны

верховой

грани

.

).

В

1897

-