Способ защиты водных микроорганизмов,эмбрионов и мальков рыб от гибели из-за кавитации в водоводах гидросооружений Советский патент 1985 года по МПК E02B8/08 

Изобретение относится к гидроэнергетике и охране природы и может быть использовано на гидроэлектрических станциях (ГЭС), гидроаккумулирующих станциях (ГАЭС) и насосных установках. Известно, что большие импульсы давлений разрушающе действуют на животные и растительные биологические объекты, обитакщие в водной среде ГО. в естественных условиях вода, про текающая через гидромашину из водохранилища, имеет определенное число пузырьков воздуха в единице объема малого размера (г 10 -10 см). Объе мы воды, протекающие через зоны растягивающих напряжений гидромашины, претерпевают разрыв на воздушном пузырьке, которьй растет, наполняясь паром. Затем этот паровой пузьфек, попадая в зону повьшенного давления сжимается, пар конденсируется и в результате возникают импульсы давления в несколько тысяч кг/см, от дей ствия которых в кавитируюцей зоне разрушаются высоколегированные стали и гибнут живые организмы. Этот процесс роста и замыкания кавитационных пузырьков назьшают паровой кавитацией . Исследования показали, что работа гидромашин ГЭС, ГАЭС и насосных уста новок сопровождается паровой кавитацией разной интенсивности в зависимости от типа гидромашины и режимов ее работы. Поскольку практически весь сток крупных рек и запас воды в водохранилищах протекает через гидромашины паровая кавитация нередко приводит к массовой гибели микроорганизмов, эмбрионов и мальков рыб, которые с потоком воды проходят между лопастями рабочих колес и подвергаются интенсивному кавитационному воздействию. I Известен также способ защиты водных микроорганизмов эмбрионов и маль ков рыб от гибели из-за кавитации в водоводах гидросооружений, включающий подачу в водовод воздуха 12J. Этот способ уменьшает кавитационные явления в водоводе, что снижает гибель микроорганизмов, но поскольку исключить полностью кавитацию нельзя, то процент гибели достаточно высокий. Цель изобретения - повышение эффективности защиты. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу защиты водных микроорганизмов, эмбрионов и мальков рыб от гибели за счет кавитации в водоводах гидросооружений, включагацему подачу в водовод воздуха, поДачу в водовод воздуха осуществляют перед зоной кавитации до равномерного насьпцения воды по всему сечению водовода. Ни фиг.1 изображена гидроэлектростанция, поперечный разрез; на фиг.2ориентировочная экспериментальная характеристика связи относительной величины (,%) гибели микроорганизмов в зависимости от интенсивности кавитационного воздействия (Вт/ /см). В таблице приведены ориентировочные цифровые данные зависимости гибели микроорганизмов от величины интенсивности кавитационного воздействия (относительное число погибших микроорганизмов и др. J ). ность микроорганизмовускоряетсяСредний Подвижностьмикроорганизмов3 амедляетсяПримечание. погибших микроорганизмов и др.; 51.П - общее число микроортаннямов.

От компрессора 1 по трубе 2 подается атмосферный воздух через наиболее удобное отверстие в rpe6ite плотины, близко расположенное к напорному трубопроводу 3. Через раструб 4 воздух впускается в поток воды с минимальными потерями выхода, т.е. с наименьшими пульсациями давления. Затем воздух перемешивается, проходя напорньй трубопровод 3, спиральную камеру 5 и направляющий аппарат 6 и поступает на лопасти рабочего колеса 7, равномерно распределяясь в потоке воды в дисперсном состоянии

Измерения интенсивности кавитационного воздействия осуществляют с помощью гидрофона 8 и гармонического анализатора 9.

От компрессора 1 через трубу 2 подается определенный расход воздуха в воду Qg и при постоянных значениях напора и высоты отсасывания (H const, H5 const) определяется интенсивность кавитащ1онного воздействия I и берется биологическая проба воды в зоне водоприемнюса, в напорном трубопроводе и на выходе из отсасывающей трубы гидромаш ны, Такие опыты проводились при различных значениях мощности агрегата,т.е. при разных условиях кавитационного воздействия гидромашины иа ьшкроор- гайизмь и др., протекающие вместе с водой через кавитационную зону.

Такие же испытания проводили и при других расходах воздуха в воду, включая . Затем при изменении эксплуатационных напоров Н и высот отсасывания Н5 (в другое время года) проводили другие циклы испытаний при тех же значениях нагрузки агрегата (расхода воды). После получения достаточного количества материала выполняли технико-экономические расчеты, определяющие оптимальное колнчество воздуха, необходимого для подачи в гидромашину для существенного уменьшения гибели микроорганизмов и др.

П р и м е р. Интенсивность кавитационного воздействия высоконапорных радиально-осевых гидротурбин в зависимости от режима работы меняется приблизительно от 0,5 до 10 Вт/см. Это соответствует малой, средней и высокой интенсивности воздействия (см. Матаушек И. Ультразвуковая техника. М., ГНТИЛ по черной и цветной металлургии, 1%2, с. 107-109, та5л.1), Вт/сн может привести к массовой гибели микроорганизмов. Если поступающую на гидромашину воду пересытить свободным воздухом до 0,1% или объемного содержания воздуха в воде, то интенсивность кавитационного воздействия уменьшится за счет изменения волнового сопротивления смеси воды и воздуха ff. в 3-4 раза, исключая опасные уровни., кавитационного воздействия.Отсутствие гибели в кpoopгaнизмoв проверяли известным способом, определяющим подвижность микроорганизмов в пробах, взятых до кавитируищей зоны и за рабочим колесом.

Равномерное распределение воздуха в воде и пересьлцение воды воздухом снижает интенсивность кавитационного воздействия на мскроорганизмы и др. и при достаточном количестве воздуха в воде исключает их гибель, использование способа с применением акустических измерений сокращает сроки ведения натурных экспериментов для определения оптимального количества подаваемого в воду воздуха. Уменьшение гибели Ю1кроорганизмов и др. повьваает продуктивность рыбного хозяйства рек, водохранилищ и каналов и восстанавливает их экологию.

СПСЮОБ ЗАЩИТЫ ЮДНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ, ЭМБРИОНОВ И МАЛЬКОВ РЫБ ОТ ГИБЕЛИ ИЗ-ЗА КАВИТАЦИИ В ВОДОВОДАХ ГИДРОСООРУЖЕНИЙ, включакщий подачу в водовод воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты, подачу в водовод воздуха осуществляют перед зоной кавитации до равномерного насьщения воды по всему сечению водовода. (Л