Устройство для предупреждения аварии в случае разрушения трубопровода Советский патент 1935 года по МПК F16L55/10 F17D5/02 

Почти все гидроэлектрические станции, в особенности средних и высоких напоров, имеют трубопроводы для подачи воды под напором из бассейнов к турбинам. Трубопроводы эти являются одним из опасных участков установки, так как в случае разрыва их не только затапливается вся станция, но бывали случаи, когда сносило все здание станции. Это происходит от того, что вода, под большим напором, десятками кубических метров в секунду вырываясь из разорванного трубопровода, сносит все на пути. Для предупреждения такой катастрофы, вызывающей громадные убытки, устанавливаются автоматические устройства, которые действуют на механизм, закрывающий трубопровод во всех случаях, когда скорость воды в трубопроводе увеличивается выше максимального, установленного для данного трубопровода. Таким образом, эти автоматы действуют только тогда, когда расход воды через начало трубопровода выше того расхода, который необходим при полной загрузке турбин, связанных с данным трубопроводом т. е., если, например, при полной нагрузке турбин, питающихся от данного трубопровода, расход воды равен 15 , то указанные автоматы действуют только тогда, когда расход в начале трубопровода будет выше 15 , например,

16 , т. е. в случае, если помимо15 , идущих для работы турбин, еще 1 будет истекать в стороны через повреждение в трубопроводе. Но так как разрывы могут быть и при недогруженных турбинах, когда, например, расход на турбины равен только , то для действия этих автоматов нужно, чтобы в сторону истекло (для приведенного случая) около-9-10 , ибо при меньших расходах скорость воды будет менее установленной на автомате. Но очевидно, что пока подействует автомат, эти девять кубических метров воды разрушат сооружение. Следует отметить, что разрывы трубопроводов чаще всего бывают при нагрузках небольших, так как гидравлические удары происходят именно при сбросах нагрузки.

Предлагаемое устройство имеет целью исключить недостаток известных устройств и предназначен действовать независимо от расхода воды в трубопроводе при утечке воды через его стенки с расходом выше определенного.

Это устройство заключается в том,. что в начале и в конце трубопровода установлены вертушки с электрическими генераторами; генераторы питают током соответствующие цепи, в которые включено реле, действующее на механизм затвора трубопровода или на механизм сигнализации при наличии определенной.

разности напряжений в этих цепях, образовавшейся вследствие разности скоростей движения воды в начале и в конце трубопровода, полученной благодаря утечке воды из трубопровода в месте его разрушения.

На чертеже схематически изображено устройство с разрезом по оси трубопровода.

В устройстве вертушка 4 устанавливается в начале защищаемого трубопровода 3 в центре сечения, вертушка 5 устанавливается в конце этого трубопровода также в центре сечения. Вода из напорного бассейна / через трубопровод 5 идет по направлению 2 к турбине, вращая однотипные вертушки 4 vi 5, по.добные гидрометрическим вертушкам, служащим для измерения скоростей воды. Особенность этих вертушек заключается в том, что пропеллер вертушки, вращаясь, крутит небольшой якорь с обмоткой между полюсами постоянного магнита; таким образом, в зависимости от скорости воды, увеличиваются обороты вертушки и, следовательно, увеличивается и напряжение на клеммах миниатюрного генератора, измеряемое в милливольтах. Генератор заключен в герметический кожух так же как и обычный генератор простых вертушек. Напряжение от вертушки 4 к 5 по проводам 6 и 7 подается к двум отдельным катушкам в реле 8 милливольтметрового типа. Катушки реле 8 сидят на общей оси и находятся между полюсами постоянного магнита таким образом, что действуют друг против друга. При нормальной работе трубопровода обе вертушки, измеряющие одно и то же количество воды .:В секунду, имеют одинаковые обороты и дают равное напряжение в милливольтах; следовательно, катушки реле 8, получая равное напряжение, держат свою общую ось в равновесии (все устройство торируется при установке). Как только происходит разрыв трубопровода в любом месте по всей длине трубопровода 5 от вертушки 4 до вертушки 5, то помимо воды, идущей в турбины и учитываемой обеими вертушками, некоторая часть воды пройдет через разорванное место

наружу и будет учитываться только вертушкой 4, а вертушка 5 эту аварийную утечку не учтет, так как таковая уходит мимо вертушки 5. Следовательно, вертушка 4 вращается с большим числом оборотов, чем вертушка 5. Соответственно оборотам напряжение от генератора вертушки 4 будет выше, чем от генератора вертушки 5 и равновесие оси реле 8 нарушится; катушка повернется совместно с осью в магнитном поле на некоторый угол, и этим поворотом замкнет контакт цепи 9 промежуточного реле 10, которое может подействовать или непосредственно на механизм закрытия шлюза или на тревожную сигнализацию. Во избежание случайного действия автомата при уменьшении или увеличении нагрузки, когда гидравлическая волна пройдет по трубопроводу, можно поставить реле времени перед промежуточным реле.

Преимущество изобретенного устройства заключается в том, что в момент разрыва трубопровода оно реагирует на всякую утечку из трубопровода, независимо от расхода воды на турбины или насосы и т. д. и этим ликвидирует аварию в начале, не допуская до катастрофы.

Устройство может быть установлено не только при гидростанциях и не только при водопроводах, но и при газопроводах, нефтепроводах и т. д.

Предмет изобретения.

Устройство для предупреждения аварии в случае разрушения трубопровода, отличающееся применением установленных в начале и в конце трубопровода вертушек -# и 5 с электрическими генероторами, питающими током цепи б и 7, в которые включено реле 5, действующее на механизм затвора трубопровода или на механизм сигнализации при наличии определенной разности напряжений в этих цепях, образовавщейся вследствие разности скоростей движения жидкости в начале и в конце трубопровода, полученной благодаря утечке жидкости из трубопровода в месте его разрушения.

л