Водоприемник гидротехнического сооружения Советский патент 1985 года по МПК E02B9/04 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к водоприемным сооружениям гидроэлектростанций, гидроакКумулирующих электростанций и водосбросам плотин.

Известен водоприемник из водоемов с переменным уровнем, включающий прблетное строение с забральной балкой и ,сороудерживающей решеткой 1.

Недостаток этой конструкции заключается в значительных потерях напора в водоприем нике в связи с тем, что меняется только положение забральной балки без изменения очертаний входной части водоприемника.

Известен также водоприемник гидроэлектростанции, включающий забральную стенку, сороудерживающую решетку, затворы и входной оголовок напорного водовода 2.

Недостатком его являются существенные потери напора в водоприемнике, так как не меняется очертание входной части в зависимости от уровня верхнего бьефа, направления движения воды (в случае ГАЭС) и расхода.

Цель изобретения - уменьшение потерь напора в водоприемнике на различных режимах его работы путем изменения геометрии стенок входного оголовка напорного водовода.

Поставленная цель достигается тем, что водоприемник гидротехнического сооружения, включающий забральную стенку, сороудерживающую решетку, затворы и входной оголовок напорного водовода, снабжен эластичными оболочками, плоскими рамами и силовыми элементами с управляемыми регулирующими устройствами для изменения длины силовых элементов, верхняя и нижняя грани входного оголовка выполнены плоскими, причем к верхней и нижней граням оголовка прикреплены рамы и эластичные оболочки с образованием полостей .между гранями и оболочками, а силовые эле.менты размещены в этих полостях и соединены своими концами с рамами и оболочками.

Верхняя рама установлена на шарнире с возможностью регулирования угла ее наклона к горизонту.

Кроме того, нространство между гранями и оболочками может быть заполнено жидкостью.

Эластичные оболочки могут быть разделены на отдельные герметичные отсеки, заполненные воздухо.м, каждый из которых соединен с системой регулирования давления воздуха.

На фиг. 1 представлено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - верхняя грань оголовка напорного водовода, разрез; на фиг. 3 - нижняя грань оголовка, разрез; на фиг. 4 - регулирующий клапан, разрез.

Водоприемник гидротехнического сооружения включает разделительный бычок 1,

забральную стенку 2, козырек 3, паз ремонтного затвора 4, сороудерживающую решетку 5, паз аварийного затвора 6, напорный водовод 7. Эластичные оболочки 8, образующие верхнюю и низовую грани входного напорного водовода, опираются посредством силовых элементов 9 на верхнюю 10 и нижнюю 11 упорные рамы 11 с помощью шарниров 12. Устройство 13, осуществляющее передвижение и изменение длины силового элемента 14, соединено с помощью шарнира 15 с верхним концом верхней упорной рамы 10, а нижний конец верхней упорной рамы закреплен в щарнире 16. Нижняя упорная рама 11 жестко прикреплена к ос нованию водоприемника.

Силовые элементы 9 эластичных оболочек 8 соединены с регуляторами 17 и 18 посредством коммуникаций 19 и 20.

В зависимости от уровней воды в водоеме и пропускаемого расхода необходимое

0 очертание верхней и низовой граней входа в напорный водовод обеспечивается путем изменения длины силовых элементов 9, связанных с эластичными оболочками 8. Верхняя упорная рама 10 в зависимости от уровня воды в водоеме изменяет угол своего наклона, поворачиваясь в шарнире 16, посредством регулирующего устройства 13, осуществляющего перемещение (или поворот) и изменение длины силового элемента 14.

Q Изменение длины силовых элементов 9 и 14 возможно по принципу работы гидроподъемников или механическим путем.

Изменение длины силовых элементов 9 и 14 и поворот верхней рамы 10 осуществляется регулирующими устройствами 13 и 17

2 по специально заданной программе, которая составляется на основе расчетов оптимального очертания входного отверстия в зависимости от уровня воды в водоеме и пропускаемого расхода. Количество силовых элементов 9, размещаемых на верхней и нижней упорных рамах, определяется в зависимости от материала оболочки и ее жесткости, размеров входного отверстия напорного водовода, его заглубления и т. п.

С целью уменьшения нагрузки на эластичные оболочки 8, силовые эле.менты 9 и

5 упорные рамы 10 и 11 возможно зйг-олнение водой или другой жидкой средой (масюм) пространства между эластичными оболочками 8 и упорными рамами 10 и 11.

Конструкция верхней и нижней грани оголовка напорного водовода с эластичными

оболочками без силовых элементов представлена на фиг. 2 и 3.

Бетонная часть 21 оголовка выполнена простейшей геометрической конфигурации. Оболочки 8 разделены перегородками 22 на отдельные герметичные отсеки 23, заполненные сжатым воздухом. Каждый отсек соединен воздуховодом 24 с системой регулирования давления, состоящей из регулирующего клапана 25 и распределителя 26 высокого давления.

Регулирующий клапан 25 (см. фиг. 4) состоит из золотника 27, перемещаюп егося в цилиндре 28. В нейтральном положении золотник 27 перекрывает -воздуховод 29 распределителя 26 высокого давления и патрубок 30, сообщающийся с атмосферным воздухом. При перемещении золотника 27 вправо воздух под давлением из распределителя 26 высокого давления через воздуховоды 29 и 24 поступает в отсек 23 и увеличивает его объем. При перемещении золотника 27 влево воздуховод 29 распределителя 26 высокого давления остается перекрытым, а воздух из отсека 23 через воздуховод 24 и патрубок 30 выходит в атмосферу. Объем отсека при этом уменьшается. Отсеки могут ограничиваться бетонной частью (см. фиг. 3) или рамой с общивкой 31 (см. фиг. 2).

При работе гидроаккумулирующей электростанции в турбинном режиме очертание оголовка водовода с помощью системы регулирования давления устанавливается таким, как показано на фиг. 2 и 3 сплошными линиями, т. е. с углом раструбности, равным 40-60°, так как при этом конфузорность оголовка имеет наименьшие потери

напора. Перед включением электростанции в насосном режиме очертание оголовка изменяют системой регулирования давления в сторону уменьшения раструбности, так как при этом потери напора диффузорного участка уменьшаются, и устанавливают угол раструбности равным 6-8°, как показано пунктирной линией 32 на фиг. 2 и 3. Возможны и промежуточные положения.

Таким образом, применение предлагаемого водоприемника гидротехнического сооружения позволит устанавливать оптимальное очертание, характеризующееся наименьшими потерями напора, при работе гидротехнического сооружения в разных режимах, с различной величиной расхода и разными уровнями воды в водохранилище. Это приведет к исключению водоворотных зон, вызывающих потери напора, и улучшит кавитационные свойства водоприемника.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в снижении потерь напора в водоприемнике гидроаккумулирующей электростанции в турбинном режиме до 5%, в насосном - до 4,5%. Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства на одной гидроаккумулирующей электростанции составит более 68 тыс. руб. в год.

1. ВОДОПРИЕМНИК ГИДРОТЕХНИ ЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ, включающий забральную стенку, сороудерживающую решетку, затворы и входной оголовок напорного водовода, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь напора в водоприемнике на различных режимах его работы путем изменения геометрии стенок входного оголовка напорного водовода, он снабжен эластичными оболочками, плоскими рамами и силовыми элементами с управляемыми регулирующими устройствами для изменения длины силовых элементов, верхняя и нижняя грани входного оголовка выполнены плоскими, причем к верхней и нижней граням оголовка прикреплены рамы и эластичные оболочки с образованием полостей между гранями и оболочками, а силовые элементы размещены в этих полостях и соединены своими концами с рамами и оболочками. 2.Водоприемник по п. 1, отличающийся тем, что верхняя рама установлена на шарнире с возможностью регулирования угла ее наклона к горизонту. 3.Водоприемник по п. 1, отличающийся тем, что пространство между гранями и обо® лочками заполнено жидкостью. 4. Водоприемник по пп. 1 и 2, отличаю(Л щийся тем, что эластичные оболочки разделены на отдельные герметичные отсеки, запа/1ненные воздухом, каждый из которых соединен с системой регулирования давления воздуха. ел сд О5 О5 СД

2i

- . . , / /

Г:.л :/,. ..:..

Фиг.Ъ