ВОДОПРИЕМНИК ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ДЛЯ ЗАБОРА ВОДЫ ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ВОДОХРАНИЛИЩА Российский патент 1997 года по МПК E02B9/04 

Изобретение относится к гидротехнике и может использоваться в высоко- и средненапорных плотинах для забора воды из поверхностных слоев водохранилища.

Известен водоприемник гидроэлектростанции для забора воды из поверхностных слоев водохранилища, включающий расположенную перед входным отверстием напорного водовода аванкамеру, корпус которой в нижней части выполнен водонепроницаемым, а в верхней части снабжен водопереливным устройством, и сороудерживающую решетку, установленную на входе в напорный водовод [1]
Недостатком такого водоприемника являются высокие потери напора на входе в водовод вследствие высоких потерь напора на сороудерживающей решетке, расположенной в зоне высоких скоростей.

Известен водоприемник, включающий расположенную перед входным отверстием напорного водовода аванкамеру, корпус которой в нижней части выполнен водонепроницаемым, а в верхней части снабжен водопереливным устройством, выполненным со сквозной верхней частью в виде сороудерживающих решеток, при этом водопереливное устройство установлено с возможностью вертикального перемещения при изменении уровня воды в водохранилище [2]
Недостатками этого водоприемника являются его невысокая надежность и сложность эксплуатации вследствие возможного, особенно в первые годы работы ГЭС, неожиданного и непредсказуемого по величине засорения решеток. В результате могут возникнуть значительные потери напора (перепад уровней воды в водохранилище и в аванкамере), которые сохраняются и в весенние и осенние периоды года, когда отбор воды только из поверхностного слоя не требуется. Дополнительно под действием перепада уровней воды возникают высокие нагрузки на решетки и все остальные элементы корпуса аванкамеры.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении надежности водоприемника и упрощении его эксплуатации за счет автоматического ограничения перепада уровней воды в водохранилище и в аванкамере и за счет возможности уменьшения этого перепада в периоды года, в которые допускается забор воды из глубинных слоев.

Этот технический результат достигается за счет того, что в водоприемнике гидроэлектростанции для забора воды из поверхностных слоев водохранилища, включающем расположенную перед входным отверстием напорного водовода аванкамеру, корпус которой в нижней части выполнен водонепроницаемым, а в верхней части снабжен водопереливным устройством, выполненным со сквозной верхней частью в виде сороудерживающих решеток, при этом водопереливное устройство установлено с возможностью вертикального перемещения при изменении уровня воды в водохранилище, согласно изобретению в днище аванкамеры выполнено по меньшей мере одно водоприемное отверстие, оборудованное сороудерживающей решеткой и затвором в виде створки, установленной с возможностью ее открывания внутрь аванкамеры, при этом вес створки в закрытом положении определен условием
M_g M_p,
где M_g величина момента от веса створки относительно ее оси вращения;
M_p величина момента от нагрузки воды на створку при расчетном перепаде уровней воды в водохранилище и в аванкамере.

Дополнительно створка снабжена механизмом ее управления.

Сущность настоящего технического решения заключается в том, что в случае возникновения на решетках перепада уровней воды, превышающего расчетный, под действием этого перепада уровней осуществляется открытие створки в днище аванкамеры, в результате чего в аванкамеру поступает дополнительная вода из глубинных слоев водохранилища, чем и предотвращается дальнейшее увеличение перепада воды на решетках. После очистки решеток происходит закрытие створки под действием ее веса естественным путем. В периоды года, когда допускается забор воды из глубинных слоев, дополнительным механизмом осуществляют открытие створки до ее крайнего положения.

На фиг. 1 изображен водоприемник с аванкамерой, расположенной на консолях, поперечный разрез; на фиг. 2 водоприемник с плавучей аванкамерой, поперечный разрез.

Водоприемник бетонной плотины 1 включает напорные водоводы 2, каждый из которых снабжен затворами аварийным 3 и ремонтным 4, а перед входными отверстиями 5 водоводов 2 на консолях 6 расположена общая для всей станционной (агрегатной) части плотины и по длине равная ей аванкамера 7, корпус которой образован с торцов расширенными в сторону верхнего бьефа крайними бычками 8, снизу днищем 9, со стороны плотины 1 забральными балками 10, а со стороны водохранилища водопереливным устройством, нижняя часть которого выполнена в виде глухой стенки 11, средняя в виде съемных щитов 12, а верхняя часть - сквозной в виде сороудерживающих решеток 13. Съемные щиты 12 и сороудерживающие решетки 13 установлены в пазы промежуточных бычков 14, расположенных на консолях 6 и жестко связанных между собою продольными ригелями 15, а с плотиной 1 поперечными ригелями 16. По длине аванкамеры 7 в ее днище 9 выполнены водоприемные отверстия 17, каждое из которых оборудовано сороудерживающей решеткой 18 и затвором в виде створки 19, установленной с возможностью ее открытия внутрь аванкамеры. Каждая створка 19 гибкой тягой 20 соединена с механизмом 21, при этом вес створки в закрытом положении определен условием
M_g M_p,
где M_g величина момента от веса створки относительно ее оси вращения;
M_p величина момента от нагрузки воды на створку при расчетном перепаде уровней воды в водохранилище и в аванкамере.

Работа водоприемника осуществляется следующим образом.

При колебаниях уровня воды в водохранилище изменяют высоту водопереливного устройства путем маневрирования съемными щитами 12 и сороудерживающими решетками 13 с помощью крана 22 таким образом, чтобы обеспечивался забор воды только из поверхностных слоев водохранилища (летом теплой, а зимою холодной) в объеме, необходимом для нормальной работы гидроэлектростанции. В случае превышения перепада уровней воды на решетках расчетной величины под действием такого перепада естественным путем осуществляется приоткрытие створок 19 поворотом вокруг их шарниров 23 до промежуточного положения, в результате чего в аванкамеру поступает дополнительная вода через отверстия 17 из глубинных слоев водохранилища. За счет этого предотвращается дальнейшее увеличение перепада уровней, а после очистки сороудерживающих решеток 13 происходит закрытие створок 19 под действием их веса g. В периоды года, когда допускается забор воды из глубинных слоев (весною и осенью), механизмом 21 осуществляется полное открытие створок 19, в результате чего увеличивается водоприемная площадь аванкамеры, а следовательно, и уменьшаются потери напора воды на сороудерживающих решетках.

При необходимости очистка решеток 18 может быть осуществлена струями воды, которые образуются у наружной поверхности решеток соплами (не показаны), расположенными по периметру водоприемного отверстия 17, при этом решетка может быть выполнена выпуклой в напорную сторону.

Аналогичным образом выполняются водоприемные отверстия 17 и оборудуются сороудерживающими решетками 18 и створками 19 в случае выполнения аванкамеры в виде короба 24 (фиг. 2), регулируемая плавучесть которого обеспечивается полыми элементами его каркаса 25, и содержащего по периметру водопереливное устройство с сороудерживающими решетками 26 в его верхней части и удерживаемого в плане перед входными отверстиями 5 водоводов 2 грузом 27, расположенным над страховочной ловушкой 28, и канатно-блочным механизмом 29, соединенным с коробом 24.

Использование: в области гидротехники, а именно в конструкциях водоприемников гидроэлектростанций при высоко- и средненапорных плотинах. Сущность изобретения: водоприемник бетонной плотины 1 включает водоводы 2, перед входными отверстиями 5 которых на консолях 6 расположена аванкамера 7, корпус которой со стороны водохранилища образован водопереливным устройством, нижняя часть которого выполнена в виде глухой стенки 11, средняя - в виде съемных щитов 12, а верхняя часть - сквозной в виде сороудерживающих решеток 13. В днище 9 аванкамеры 7 выполнены водоприемные отверстия 17, каждое из которых оборудовано сороудерживающей решеткой 18 и затвором в виде створки 19, установленной с возможностью ее открытия внутрь аванкамеры 7. Каждая створка 19 гибкой тягой 20 соединена с механизмом 21 ее управления, при этом вес створки 19 в закрытом положении определен условием M_g = M_p, где M_g - величина момента от веса створки относительно ее оси вращения; M_p - величина момента от нагрузки воды на створку при расчетном перепаде уровней воды в водохранилище и аванкамере. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Водоприемник гидроэлектростанции для забора воды из поверхностных слоев водохранилища, включающий расположенную перед входным отверстием напорного водовода аванкамеру, корпус которой в нижней части выполнен водонепроницаемым, а в верхней части снабжен водопереливным устройством, выполненым со сквозной верхней частью в виде сороудерживающих решеток, при этом водопереливное устройство установлено с возможностью вертикального перемещения при изменении уровня воды в водохранилище, отличающийся тем, что в днище аванкамеры выполнено по меньшей мере одно водоприемное отверстие, оборудованное сороудерживающей решеткой и затвором в виде створки, установленной с возможностью ее открытия внутрь аванкамеры, при этом вес створки в закрытом положении определен условием
M_д M_р,
где M_д величина момента от веса створки относительно ее оси вращения,
М_р величина момента от нагрузки воды на створку при расчетном перепаде уровней воды в водохранилище и в аванкамере. 2. Водоприемник по п.1, отличающийся тем, что створка снабжена механизмом ее управления.