Водоприемник гидроэлектростанции Советский патент 1993 года по МПК E02B9/04 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к конструкциям селективных водозаборов водоприемников турбинных водоводов гидроэлектростанций (ГЭС),

Целью изобретения является снижение материалоемкоети, повышение надежности и упрощение эксплуатации водозабора.

На фйг.1 изображен поперечный разрез на реи водозабора; на фйг.2 - план водозабора; на фиг.З - узел I на фиг. 1, представляющий собой конструкцию опорной балки; на фиг Д-работа опорной балки в процессе работы устройства.

. Селективный водозабор водоприемни- .ка турбинного водовода 1 гидроэлектростанции включает затвор 2, секционную штору 3 с водонепроницаемой обшивкой в нижней части и сороудерживающей решеткой в верхней части, которая уравновешена посредством поплавкового устройства 4 и груза - противовеса 5, соединенного со шторой гибкой связью б, сопряженной через систему блоков 7 с опорной балкой 8, размещенной на верхней горизонтальной поверхности рамной конструкции 9, имеющей водопропускные отверстия 10. Опорная балка выполнена в виде балансирного сегмента, нижняя поверхность 11 которого выполнена криволинейной и опирается на закладную опорную плиту 12, заложенную в бетон на

ч ю

00

к

00

верхней поверхности рамной конструкции

9. ,: . . -.

Устройство работает следующим образом. . . . .

При неизменном уровне воды в водохра- нилище система находится в равновесии, стабильность которого поддерживается поплавком 4, расположенным в верхней части шторы 3.:

При понижении уровня водохранилища поплавок 4,зависает, в результате чего усилие, передаваемое гибкой связью 6 на опорную балку 8, увеличивается. Происходит перекатывание опорной балки 8, что приводит к опусканию шторы 3 с поплавком 4 и подъему противовеса 5. Поплавок 4 при этом разгружается в воду до уровня, обеспечивающего стабильное состояние системы, противовес 5 поднимается.

При повышении уровня воды в водохра- нилище разгружается Плечо опорной балки 8 со стороны шторы 1, т.к. увеличивается выталкивающая сила, действующая на поплавок. 4. Происходит самоуравновешива

ние системы в результате перекатывания

опорной балки 8, подъема шторы 3 и опускания противовеса 5.

Теоретически работу устройства можно описать с помощью чертежа, изображенного на фиг.4.

Здесь приняты следующие обозначения: ;

Ршт-усилие, передаваемое отселект ив- ной шторы на рычаг опорной балки;

Рпр-усилие, передаваемое отпротиво- веса на рычаг опорной балки;

L-расстояние между ()-ками приложения сил Рщт и Рпр, . ..

1шт, II.UT ±Al - плечо усилия РШТ относительно точки опоры рычага в зависимости от

изменения Рщт.

А Рщт -увеличение усилия Рщт, связанное с удлинением гибкой связи;

. ДРпр-уменьшение усилия Рпр. связанное с укорочением гибкой связи;

Д Г -изменение плеча усилия;

() А - точка опоры балки с поверхностью плиты в исходном состоянии системы;

() В и () С - то же, при увеличении и .уменьшениисилы соответственно.

Здесь сплошной линией показана опорная балка с криволинейной нижней поверхностью в момент, когда силы Ршт (от массы шторы) и Рпр (от массы груза - противовеса) уравновешены, а пунктирной линией - опорная балка в момент, когда штора опу стилась и к ее массе добавилась масса удлиненного отрезка гибкой связи.

0 5

0

5

0

5

0

0

5

5

Ввиду того, что нижняя поверхность опорной балки выполнена криволинейной, то при наклоне ее силой опорная балка перекатывается нижней криволинейной поверхностью по опорной плите.

При этом точка опоры балки с поверхностью плиты 12 перемещается из положения А в положение В, а плечо :сил со стороны шторы уменьшается, на величину, а со стороны противовеса увеличивается на такую же величину. Аналогичное явление происходит при удлинении гибкой связи со стороны противовеса. В результате автоматически устанавливается равновесие, отвечающее одному из трёх нижеследующих уравнений:

Ршт шт Рпр (L-lun) (1) (Ршт + А РШт)(1шт- А )Рлр L-Ошт - A (2) (Ршт- А Ршт)0шт + А 1)Рпр L-fliur + АI) (3)

и штора или противовес не могут самопроизвольно провалиться под воздействием избыточной силы от массы удлиняющейся гибкой связи с той или с другой стороны.

Постоянное превышение массы шторы над массой противовеса, обеспечивающее стабильное ее опускание или подъем при колебании уровня водохранилища, компенсируется выталкивающей силой, действующей на поплавок, представляющий собой пустотелую конструкцию ограниченной ем КОСТИ. ...; . . .. ... ..

Использование предлагаемого технического решения обеспечивает следующие технико-экономическое преимущества по сравнению с прототипом: повышается селективность водозабора за счет обеспечения автоматического самоуравновешивания системы в результата перекатывания опорной балки по закладной опорной плите при колебаниях воды в.водохранилище; уменьшается материалоемкость, повышается надежность и упрощается эксплуатация водозабора, т.к. устраняется необходимость в использований каких-либо подъемных устройств и существенно уменьшается масса противовеса -, :

Указанные преимущества особенно ощутимы при использовании заявляемого решения на Минской ГЭС, где предъявляется жесткое требование по соблюдению экологических условий в заповедных районах, расположенных в нижнем бъефе ГЭС.

По данным исследований 6НИИГ им.Б.Е.Веденеева понижение в осенне-зим- нее время температуры воды в нижнем бье фе гидроэлектростанции на 1°С сокращает

длину незамерзающей поверхности воды на 50 км.

В связи с тем, что температура воды :в водохранилище на уровне глубинного водозабора постоянна и составляет+4°С, а температура воды на поверхности водохранилища гораздо ниже, то использование технического решения по предполагаемому изобретению позволяет значительно понизить температуру воды, сбрасываемой в нижний бъеф, обеспечивая тем самым более благоприятную льдотермическую обстановку в нижнем бьефе.

Предложение не создает прямого экономического эффекта, поэтому расчет технико-экономической эффективности не приводится.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Водоприемник гидроэлектростанции, включающий секционную штору с водонепроницаемой обшивкой в нижней части и сороудерживающей решеткой в верхней части, уравновешенную посредством груза, соединенного со шторой гибкой связью, перекинутой через опорную балку, на блоки которой опирается гибкая связь, причем

. опорная балка установлена на верхней горизонтальной поверхности рамной конструкции водоприемника, отличающийся тем, что, с целью снижения материалоемко- сти и повышения эффективности работы,

опорная балка выполнена в виде балансир- ного сегмента с криволинейной нижней поверхностью.

Использование: водоприемники гидроэлектростанций, обеспечивающие забор поверхностных слоев воды. Сущность изобретения: при понижении уровня воды в водохранилище поплавок опускается одновременно с гибкой связью. За счет удлинения гибкой связи и увеличения ее массы со стороны шторы усилие, передаваемое гибкой связью на опорную балку, увеличивается, Происходит перекатывание опорной балки вследствие выполнения ее нижней поверхности криволинейной, чем обеспечивается самоуравновешивание системы. Поплавок при этом погружается в воду до уровня, обеспечивающего стабильное состояние системы, противовес поднимается. При повышении уровня воды стабильное состояние системы осуществляется перекатыванием опорной балки с подъемом поплавка и опусканием противовеса. 4 ил. (Л С

#-#

t%)

- s-----

Г

i

L

ц) &

Фиг, 4