Низовой водовод гидроэнергетической установки Советский патент 1982 года по МПК E02B9/00 

(54) НИЗОВОЙ ВОДОВОД ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ

1

Изобретение относится к гидроэнергетике и гидротехнике и может быть использовано при строительстве гидроэнергетических установок и насосных станций.

Известен низовой отводящий водовод ГЭС, ГАЭС, а также подводящий водовод 5 насосной станции, в состав которых входит отсасывающая (всасывающая) труба гидромащины, уравнительный резервуар, предназначенный для снижения динамического разряжения в критическом сече- ,Q НИИ при регулировании расхода, и напорный отводящий водовод 1.

Однако в этом водоводе особенно при больших расходах и относительно малых потерях напора, по условиям устойчивости к малым изменениям режима требуется весьма большая площадь сечения уравнительного резервуара, а следовательно, и большой его объем, который часто соизмерим с объемом блока задания ГЭС и ГАЭС.

Известен также низовой водовод гидро- 20 энергетической установки, преимущественно подъемной, включающий участок с горизонтальным потолком и дополнительный участок 2. УСТАНОВКИ

Однако в условиях значительного колебания уровня нижнего бьефа эта схема требует весьма большой высоты сечения дополнительного водовода по всей его длине, что связано со значительным усложнением конструкции и как следствие с увеличением объемов работ и повышением стоимости сооружения.

Цель изобретения - упрощение конструкции.

Цель достигается тем, что потолок дополнительного участка выполнен криволинейным по зависимости.

7 - 7 Ка /-дои de(И

- тш+ -gTs FXe) )

где Z-отметка потолка;

Zmtn- минимальная отметка нижнего

бьефа;

Q-расчетный расход водовода; TS - расчетное время регулирования

расхода; К - коэффициент неравномерности

изменения расхода; g - ускорение силы тяжести;

f

- дополнительная

длина напордопного участка;

F(l) -изменение площади сечения

водовода по длине.

Формула (1) получена из выражения для динамического изменения давления, принимая во внимание, что понижение давления, вследствие гидроудара в дополнительном участке водовода компенсируется дополнительным подпором за счет повышения уровня нижнего бьефа.i

,i,

Наибольшее понижение давления за время регулирования Tg соответствует наиболь ;:ему значению производной dQ/dt. В формуле (1) она выражена через расчетный расход Q и расчетное время регулирования TS с коэффициентом пропорциональности К, который исходя из реальных графиков изменения расхода во времени, рекомендуется принимать 1,3-1,5.

На фиг. 1 изображен водовод, вертикаль ный разрез; на фиг. 2-4 - разрез А-А на фиг. 1 (варианты выполнения поперечного сечения).

Низовой водовод гидроэнергетической установки состоит из отсасывающей (всасывающей) трубы 1, гидромашины 2, напорного участка 3 водовода с горизонтальным потолком длиной Ьпред, предельно допустимой по условиям безопасности в отношении разрыва сплошности потока в критич ском сечении Б-Б при минимальной отметке нижнего бьефа, и дополнительного участка 4 с изменяющейся по заданной зависимости отметкой потолка.

Предельная длина напорного участка Ьпред определяется условиями минимально допустимого давления в критическом сечении Б-Б гидромащины (для турбины - во входном сечении отсасывающей трубы, для насоса - на входе в рабочее колесо), исключающими возможность разрыва сплощности потока при регулировании расхода. Она зависит от данных конкретных условий (типа рабочего колеса, отметки расположения оси гидромащины, времени действия регулирующих расход органов, длин и площадей сечения участков отсасывающей трубы турбины или всасывающего патрубка насоса, площади сечения напорного водовода) и определяется с помощью специального расчета или по приближенной формуле для наиболее тяжелых условий, т. е. при минимальном уровне нижнего бьефа.

Устройство работает следующим образом.

Вода течет через водовод, заполняя все пространство проточного тракта гидромащины 2 и напорного участка 3, заполнение водой дополнительного участка 4 зависит от уровня нижнего бьефа.

При минимальном уровне нижнего бьефа дополнительный участок 4 целиком работает в безнапорном режиме. Граничным сечением напорной, и безнапорной зоны режимов является сечение, проходящее через точку а, при этом 1доп 0. и общая длина напорного участка водовода составляет Ьпред что соответствует соблюдению условия безопасных режимов работы гидромащины 2 при минимальном уровне нижнего бьефа.

При повыщении уровня нижнего бьефа до некоторой отметки, соответствующей положению Z, граничное сечение напорного и безнапорного режимов проходит уерез

0 точку б, правее которой режим безнапорный, левее - напорный, с длиной участка Ьпред + 1доп . Условие безопасной работы гидромащины 2 при регулировании расхода для данного уровня Z определяется тем, что в соответствии с формулой (1) инерционное понижение давления в критическом сечении Б-Б за счет дополнительного напорного участка 1доп ксТмпенсируется- дополнительным подпором со стороны нижнего бьефа Z-Zniin При максимальном уровне

нижнего бьефа дополнительный участок может быть либо целиком напорным, либо частично напорным, а частично безнапорным - это зависит от требуемой общей длины водовода L.

Таким образом, каждой отметке нижнего бьефа соответствует своя допустимая длина напорного участка и своя высота сечения, обеспечивающая безнапорный режим в оставшейся части водовода. В итоге потолок дополнительного участка 4 получается с подъемом за счет постепенного повышения отметки верха сечения. Отметка ннза сечения определяется условиями пропуска расчетного расхода при минимальном горизонте нижиего бьефа.

Форма сечения дополнительного участка может быть различной либо с вертикальными боковыми стенками (фиг. 2), либо с постепенно уменьшающейся шириной (фиг. 3 либо с меньшей шириной в верхней части

0 за пределами точки А (фиг. 3).

В результате отказа от сооружения уравнительного резервуара и применения предлагаемой формы отводящего водовода экономия составляет 7-9 млн. руб.

Формула изобретения

Низовой водовод гидроэнергетической установки, преимущественно подъемной, включающий участок с горизонтальным потолком и дополнительный участок, отличающийся .тем, что, с целью упрощения конструкции, потолок дополнительного участка водовода выполнен криволинейным по зависимости

7 -Z . «а

Z -Z,,

Z-отметка потолка;

Zmin- минимальная отметка нижнего

бьефа;

Q - расчетный расход-водовода; Tj - расчетное время регулирования

расхода гидромашины; К - коэффициент неравномерности

изменения расхода; g - ускорение силы тяжести; доп-дополнительная длина напорного участка;

F(l)-изменение площади сечения водовода по длине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Орлов В. А. Уравнительные резервуары гидроэлектростанций. М., «Энергия, 1968, с. 138-140.

2.Губин Ф. Ф. и др.Гидроэлектрические станции. М.Энергия, 1980, с. 36-37.

дариантТ

/i

Фиг.г

бариамт

о.

Фиг.