Устройство для предупреждения аварии в случае разрушения трубопровода Советский патент 1936 года по МПК F16L55/10 F17D5/02 

Напорный трубопровод является необходимой составной частью гидроэлектрической установки среднего и в особенности высокого напора. Давление в трубопроводах при диаметре их в 2-3 м достигает иногда 60 атм. и более. В случае их разрыва или разрушения возможно не только затопление станции, но и снос всего здания.

Для предупреждения аварии устанавливаются автоматы Арка, Фойта и др. за границей, завода им. С. Кирова- в СССР. Автоматы эти действуют на механизм, закрывающий трубопровод, когда скорость воды в нем превысит максимальную допускаемую для данного трубопровода. При этом и расход воды в трубопроводе будет выше необходимого при полной загрузке турбины.

Разрывы чаще всего бывают, однако, при очень небольших расходах через турбины. Они происходят обычно вследствие гидравлического удара при сбросе нагрузки. В таких случаях скорость воды в трубопроводе будет больше допускаемой, а автомат начнет действовать только тогда, когда количество воды, уходящей через разрыв и поступающей на турбину, в сумме будет превышать максимальный расчетный расход воды трубопровода. При небольших же разрывах и малой нагрузке турбин автоматы работать не будут.

Предлагаемое устройство отличается значительно ббльшей чувствительностью.Его действие зависит только от расхода воды, протекающей через повреждение. Уже при утечке воды в 0,5-1,0 . предлагаемый автомат закрывает вход в трубопровод.

На чертеже фиг. 1 представляет продольный разрез трубопровода с установленными на обоих концах его возле бассейна и гидростанции трубками Пито;, фиг. 2 изображает жидкостный манометрический регулятор силы тока (реле разности давлений); фиг. 3-схему включения в цепь диференциального реле.

Трубки Пито (фиг. 1), составляющие части устройства, изогнутые под прямым углом, устанавливаются в начале трубопровода 2. Колена трубок, направленные своими открытыми концами в противоположные стороны (по течению и против течения), ставятся по оси трубопровода. Концы 5 и 6 трубок выводятся из трубопровода нарушу через вентили 27 и 28 и присоединяются к трубкам 11 vi 12 реле разности давлений (фиг. 2) посредством соединительных гаек 7 и 5.

Аналогично устанавливаются в конце трубопровода трубки Пито 3, 4. Выведенные наружу верхние концы их через вентили 21 и 23 присоедийяются к своему реле разности давлений.

Реле разности давлений (фиг. 2) состоит из V-образной прочной стеклянной трубки 9, в которую налита ртуть до высоты /р. В одно из колен V-образной трубки вставлен стеклянный поплавок /7. Он состоит из небольшого куска герметически запянной стеклянной трубки. Диаметр поплавка немного меньше внутреннего диаметра V-образной трубки, поплавок свободно ходит по ней. На Поплавок насажен небольшой якорь J6 из слоев железа, покрытый лаком ржавления. Размеры и вес поплавка с сердечником подбираются с таким расчетом, чтобы сердечник всегда оста.вался выше уровня рту/и.

Колено V-образной трубки, в котором находится поплавок, проходит через катушку самоиндукции J8, имеющей магнитопровод /( и сердечник /5. Концы ;катушки }8 выведены наружу и укреплены на клеммы /5. Катушка 78 устанавливается на V-образной трубке таким образом, что при равновесии ртути в трубке сердечник б замыкает магнитную цепь.

Концы V-образной трубки заделываются в концевые гайки 25, 26 трубок // и 12. Трубки 7/ и 12 изогнуты вниз; в своей нижней части они имеют уширение и образуют мешки 14. Мешки 14 имеют промывные краны 13.

Катушки самоиндукции 18 и 18 обоих манометрических регуляторов соединены по следующей схеме (фиг. 3).

Магистраль 20, состоящая из двух У Нроводов, питается от сети переменного тока низкого напряжения (собственные потребности ГЭС) или аккумуляторной батареи и через индуктор. Клеммы 15 катушки 18 присоединены одним проводом к нижнему проводу магистрали 20, другим проводом 29, через первую катушку токового балансного реле 24 и провод 30-к верхнему проводу той же магистрали. Клеммы 15 катушки 18 также одним проводом включены в нижний провод магистрали, другим же 29 через вторую катушку токового балансного реле 22 и провод 30-в верхний провод магистрали. При дебалансе токовое реле замыкает цепь реле времени 22.

При нормальной работе трубопровода

по трубке 4 передается статическое давление (в данном сечении трубопровода) плюс скоростное давление. Трубка 3 передает статическое давление минут, тоже скоростное. Будучи противоположно направлены статические давления уравновешивают друг друга, а скоростные давления складываются и на ртуть действует одностороннее двойное скоростное давление. Соответственно расходу воды в трубопроводе изменяется скоростное давление, причем ,поплавок 17 совместно с сердечником 16 занимает новое положение в трубке и этим меняет индуктивное сопротивление катушки 18.

То же самое происходит в другом конце трубопровода, где установлены трубки 3 и 4 со своим комплектом реле разности давлений.

При одинаковом расходе воды через верхнее и нижнее сечение трубопровода положение ртути в V-образных трубках верхнего и нижнего реле разности давлений будет идентичным. Индуктивные сопротивления катушек 18 и 18 будут равны и токовое балансное реле будет в равновесии. Если же расход воды в верхнем сечении окажется ббльшим, чем в нижнем (что может быть в случае разрыва трубопровода в защищаемой зоне), то поплавок 16 и вместе с ним сердечник 17 по отношению к катушке 18 займут более низкое положение, чем сердечник 17 по отношению к катушке 18 нижнего реле разности давлений. Индуктивное сопротивление катушки 18 будет меньше, чем в катушке 18 и при питании одной и той же сети сила тока в катушке 18 будет бЪльше, чем в 18. Вследствие этого токовое реле 24 замкнет цепь катушки реле времени 22.

Последнее через 3-5 секунд замыкает цепь промежуточного реле, приводящего в действие механизм (затвор), закрывающий доступ воды в трубопровод 2 из бассейна 7. Выдержка времени в 3-5 сек. установлена во избежание действия защитного затвора при мгновенных расхождениях скоростных давлений в начале и конце трубопровода вследствие гидравлического удара.

Время от времени (после поводковых вод) необходимо отключать электрическую часть устройства и путем поочередного открытия вентиля 27 и 28 промыть грязь и ил, осевЩий в трубках 77

и /2 и в мешках 14 через краны 75. Открывать кран 13 при открытых обоих вентилях 27 и 25 нельзя, ибо тогда через кран 13 уйдет вся ртуть из V-образной трубки.

Если выводы труб В, 4, 5 6 из трубопровода 2 сделать сверху, то попадание ила в трубки будете затруднено,

Предмет изобретения.

1- Устройство для предупреждения аварии в случае разрушения трубопровода, отличающееся применением трубок Пито, установленных в начале и в конце трубопровода и сообщенных с V-образными трубками жидкостного

манометрического регулятора силы тока, включенного в цепь диференциального реле, действующего на механизм затвора трубопровода или на сигнализацию при наличии определенной разности в начале и в конце трубопровода, полученной благодаря утечке жидкости из трубопровода в месте его разрушения.

2. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что в V-o б разных трубках 9 помещены поплавки 17, несущие якори 16 магнитопроводов Ю индукционных катушек 18, расположенных снаружи трубок 9 и включенных в цепь реле 24 для изменения силы тока в этой цепи в зависимости от положения поплавков 77 и якорей 16.

из иг. 1