Георгиев Л.А. Експлоатация на Водносиловите системи (болг. яз.)

Подождите немного. Документ загружается.

формациите

на

кулата.

За

целта върху надводната

част

се

монтират

марки,

които могат

да се

следят

по

геодезичен

начин

от

опорната

мрежа

на

язовирната стена.

Тъй

като върху водовземната кула

обик-

новено

се

поставя водочетната лата

за

определяне

на

водните стоежи

Фиг.

139.

Водокземьа

кула

на

ВЕЦ

„Пасарел"

—-

водовземна

кула

; 2 —

отвори

със

сачаци

груба решетка

; 3 —

машинно

помещение

;

бър-

зопадащ

савак като работен

затворен

орган

; .5

повдигателен

механизъм

за

савака

;

шахта

; 7

стълбд

; 8

•—

напорен тунел

за

ВНЦ

„Пасарел"

във

водохранилището, чрез геодезичното измерване

се

следи

и за по-

ложението

на

нулевата

точка, която трябва

винаги

ла има

една

съща

точно определена надморска

височина.

31.

УТАИНИЦИ

Утайниците

при

водносиловите системи имат

за

задача

да

задържат

отстраняват вредните

за

работата

на

деривацията

турбините

на-

носи.

Движещите

се с

водата

наносни

частици предизвикват преди

всичко

интензивно изтриване.

На

него

са

подложени

най-напред

обли-

цовките

на

водопровеждащите

съоръжения.

До

каква степен може

да

се

прояви

това влияние, показва случаят

облекчителния

тунел

на

язовир

Моляро (Италия), който преминава

здрава скала

и има

25—40

ст

дебела

бетонна

облицовка.

Само

при

една висока вълна,

протекла

през тунела

максимална скорост

т/8, съдържащите

се

във

водата

наноси

изтрили облицовката

скалата

на

дълбочина

до

3,20

(фиг. 140). Преминаването

на

наносни

частици през

турбините

предизвиква

изтриване

на

техните части, което води

до

намаляване

на

коефициента

на

полезното

им

действие

и до

загуби

на

електроенер-

А.

51аигашпуег1ап<1ипз

ипс!

КоНчаЬшеЬе,

У/1еп,

1935.

171

гия.

При

непочистени

от

наноси води коефициентът

на

полезното

дей-

ствие

на

турбината може

да се

влоши само

за

едно пълноводие

10—20

лопатките

на

работното колело

да се

изтрият

до

6—7

тт

за

година.

По

същата

причина

при ВЕЦ

„Баксан",

„Канакир"

„Рио-

ни"

СССР

се

налага ежегоден ремонт

на

турбините

[21].

Интензив-

№5-0,40

Фиг.

140.

Облекчителен тунел

на

язовир

„Моляро"

(Италия)

след

преминаване

на

богата

наноси

ви-

сока вълна

ността

на

изтриването нараства

размера

на

пада, твърдостта

на на-

носните

частици

количеството

им в

куб.

вода.

Освен

това

същес-

твено значение

има и

формата

на

зърната. Често пъти остроръбести

твърди

наносни

материали, макар

и с

много малки размери

на

зър-

ната,

могат

да

предизвикат

при

по-големи количества

куб.

вода

тежки

поражения

на

турбините

и на

напорните тръбопроводи особено

при

по-високи

падове.

Подобен

случай

се

наблюдг-ва

у нас при

водните електрически централи

„Десни-

ца"

I и Л.

Първоначално

изграденият

утайник

работеше,

общо

взето

задоволително

предизвиканото

ст

наносите изтриване

на

турбините

бе в

обичайните граници. След

изграждането

на

флотационен

завод

над

централите, който изпуска

реката отпадъч-

ните

материали,

състоящи

се от

твърди

сстроръбести

частици

размери

0,05

—

0,2

тт,

работните колела

на

турбините започнаха

да се

износват интензивно,

тъй

като

утайникът

не е в

състояние

да

задържи тези фини

частици.

Подошо

състояние

се

получило

и при ВЕЦ

„Баксап"

СССР

[21].

Друго

отрицателно явление

при

навлизането

на

непочистени

от

наноси

води

деривацията

намаляването

на

проводимостта

вследст-

вие

на

отлагането

на

твърдия отток

нея.

Това води

също

до

загу-

ба на

енергия

и до

съществени експлоатационни разходи

за

почиства-

не

на

водопровеждащите

съоръжения.

Соколов,

Д.

Я-

Отсгойньле

басейнь!

для

ирригации

гидростанций.

Сельхозгиз,

1945.

Дульнев,

Б.

Ь?.

Абразивнмй

износ

радиаяьно-осевмх

гидротурбин

метод

борьбн

ним,

Госзнергоиздат,

1962.

172

оглед

на

гореизложеното

се

налага обстойна обосновка

на ми-

нималния

размер

на

наносните частици, който може

да се

допусне

към

централата. Изискванията

тази насока

трябва

да

бъдат

толкова

по-строги,

колкото по-голям

използуваният пад. Минималният диа-

метър

на

наносите, който може

да се

допусне

деривацията, трябва

Фиг. 141.

Водохващане

утяйник

па ВЕЦ

„Баксан"

(СССР)

—

цилиндричен

яз ; 2 —

трикамерен

утайник

; 3 —

сифонен

преливник

; 4 —

праг

; 5 —

груба

ре-

шетка

; 6 —

разпределителни

решетки

; 7 —

изходна

камера

;

—

промивни

галерии—основни

изпу-

скатели

;

9 —

дериг.ационен

канал

;

10 —

улей

за

провеждане

на

ледена каша

;

—

разпределителни

стени

да се

определя

от

съпоставянето

на

средните годишни разходи

за

утайника

със

средните годишни загуби

от

непроизведена енергия

от

допълнителни експлоатационни разходи

за

деривацията

турбина-

та

вследствие

на

неутаените наноси.

Утайниците

могат

да се

групират

по

различни белези.

зависи-

мост

от

начина

на

прочистването

на

отложените

в тях

наноси, което

може

да

бъде

механично

хидравлично,

се

различават утайници

с пе-

риодично

непрекъснато почистване.

Във

водносиловите системи

се

използуват предимно

утайниците

периодично хидравлично почиства-

не,

поради което

ще

бъде

разгледана само тяхната експлоатация.

оглед

на

броя

на

работните камери утайниците

се

разделят

на

едно-

камерни (фиг.

118),

еднокамерни

обходен

канал (фиг.

134)

много-

камерни

(фиг.

136 и

141),

зависимост

от

ситуационното разположе-

ние—на

утайници, свързани

водохващането (фиг. 118, 134, 136, 141)

на

разположени

по

деривацията недалеч

от

водохващането

(фиг. 142).

Последните имат предимство,

че

водното

течение

при тях до

голяма

степен

лишено

от

вихри

напречни циркулации,

което

способствува

за

постигането

на

по-добър

ефект

на

утаяване.

173

Основните

елементи

на

утайниците

периодично хидравлично почи-

стване

на

наносите

са

(фиг. 141, 142):

входен

праг

за

задържане

на

влачените

наноси,

снабден*

понякога

дънни промивни

галерии;

груба

решетка

входен затворен

орган;

една

или

повече утаечни камери

Фиг.

142.

Утайник,

разположен

на

деривацията

—входен

праг

; 2 —

канал

; 3 —

входен преходен участък

; 4 —

устой

; 5 —

дъно

по-голям наклон

;

6 —

разделителни»

стени

; 7 —

работна част

на

утаечната камера

; 9 —

промивни

галерии—ос-

новни

изпускатели

;

10 —

изходен праг

; // —

долен преход

; 12 —

изходен преходен

участък

;

—;

промивен

колектор

; 14 —

проминен

канал

определен акумулиращ обем

за

утаените

наноси;

входен

изходен

преходен

участък, свързващ утаечните камери

входното съоръжение

деривацията; изходен праг, който

насочва

отложените

наноси

при

промиването

на

камерата

към

промивната галерия

и не ги

допуска

деривацията;

промивна

галерия—основен

изпускател

за

отвеждане

на

наносите

от

утаечната камера

обратно

реката; изходен затворен

ор-

ган

фина решетка, регулиращ притока

деривацията;

преливник

енергогасител

за

отливане

на

излишните води, навлезли

утайника

при

пълноводие, който

по-уместно

да се

разполага извън утаечната

камера,

за да не се

нарушава спокойното водно течение.

Основните

задачи

при

експлоатацията

на

утайниците

са:

осигу-

ряване

на

предвидения

по

проекта ефект

на

утаяване

евентуалното

му

повишаване; 2)почистване

на

утаечната камера

от

отложените

в нея

наноси

при

минимални

загуби

на

време,

вода,

експлоатационни разходи

електроенергия поради спиране

на

работата

на

водната електрическа

централа;

поддържане

на

утайника

съоръженията

към

него.

Ефектът

на

утаяване, представляващ отношението между количест-

вото

на

задържаните

влезлите

утайника наноси,

се

установява

по

мътността

на

водата

преди влизането

й в

утаечната камера

след

излизането

й от

нея.

Най-често

той се

определя чрез проби, взети

батометър

от

тези места

или с

фотоелектрически мътномер

(фиг. 143),

състоящ

се от

светлинен източник

разположена

срещу

не-

го

фотоклетка.

зависимост

от

мътността

на

намиращата

се

между

174

тях

вода

се

изменя силата

на

светлинния поток

върху

фотоклетката,

оттам

силата

на

измервания

фототок.

За

ефекта

на

утаяване

мо-

же да се

съди

и по

разпределението

на

наносите

по

дължината

на

утаечната

камера.

При

осигуряване

на

проектната

му

стойност макси-

Фиг.

144. Разпределение

на

напоените

отложения

по

дължината

на

утаечната камера

при

осигуря-

ване

на

проектния ефект

на

утаяване

Фиг.

143.

Фотоелектрически

мътпомер

—

електрическа крушка

; 2 —

фотоклетка

, 3 —

леща

;

стъклено прозорче

; 5

олонна

тежест

; 6 —

кабелен

пронодник

малната

дебелина

на

напоените

отложения

се

получава приблизително

на

от

дължината

на

камерата като постепенно намалява

до

нула

края

(фиг. 144). Всяко нарушение наработата

на

утайника

води

до

из

местване

на

този максимум

към

изхода

на

камерата

и до

удебеля-

ва

не

на

отложенията

края

й,

резултат

на

непълното утаяване.

Най-голямо влияние

върху

ефекта

на

утаяване оказва

разпределе-

нието

на

скоростта

утаечната камера,

което

се

влияе преди всичко

от

формата

размерите

на

утайника. Колкото по-криволинейно

очер-

тани

ето

му в

ситуация, колкото по-голяма

ширината

на

напречното

ечение,

толкова по-неравномерно

разпределението

на

скоростите,

толко

ва

по-турбулентно,

богато

на

вихри

напречни

циркулации

водно

то

течение,

толкова

по-лош

ефектът

на

утаяването. Тези отри-

цателни

явления,

резултат

преди всичко

на

криволинейния преходен

участъ

се

влияят

и от

отношението

между

скоростите

на

водата

реката

и в

утайника

Както показват измерванията

при

/г>

2,8

вихровите

области заемат

от

ширината

и до

от

дължината

на

утаечната камера. Сравнително равномерно разпределение

на

скорости-

те се

постига само

при

праволинейни утайници, разположени

по

дери-

вацията

недалеч

от

входното

съоръжение

(фиг. 142),

който случай

не

се

изменя посоката

на

течението.

Само

последното

изискване

също

не

достатъчно

за

добрата

работа

на

съоръжението.

Необходимо

още

ширината

на

утаечната камера

да

бъде

съществено

по-малка

от

!/з

от

дължината

й, а

коефициентът

на

Кориолис, характеризиращ

разпределението

на

скоростта

напречното

сечение,

да

бъде

по-ма-

лък от

1,1.

175

Когато поради неудачно проектиране

или

изменение

на

наносния

режим

реката

утайникът

не

работи

задоволително,

налага

се да се

вземат

мерки

по

време

на

експлоатацията, които

са

насочени

преди

всичко

към

изравняване

на

скоростите

напречното сечение

на

утаеч-

ната камера. Най-удобно

това

може

да се

постигне

помощта

на

разпределителни

решетки,

съставени

от

вертикални пръчки

постепенно увеличаващо

се

разстояние

между

тях по

посока

на

стени-

те на

утаечната камера. Тези решетки, потопени

началото

на

утай-

ника

(фиг.

141,6),

изравняват скоростта

напречното сечение

потис-

кат

появата

на

напречни циркулации

вихри.

След

като водното

те-

чение

премине през тях,

то се

превръща

до

голяма степен

ламинарно

Изследванията

показват

че при

подходна скорост

на

водата

пред

ре-

шетката

от 0,6 до 1,7

т/з

най-добър ефект

дават

правоъгълните пръчки,

след

тях

тези

от

равнораменен

ъгъл

най-малък—кръглите

пръчки.

Всички

останали форми

се

оказват

непригодни.

За да се

постигне

достатъчно

нисък коефициент

на

Кориолис, препоръчва

се да се

изпол-

зуват

двуредови

решетки

разстояние

между

редовете, като пръч-

ките

се

разполагат шахматно.

При

по-голям брой

редове

решеткит

предизвикват съществени хидравлични загуби

ДА--§.-^-И

по

тази при-

чина

не се

препоръчват. Основните параметри

на

разпределителните

решетки

за

утайници

се

дават

табл.

Окончателните параметри

се

доуточняват

при

експлоатационни условия чрез експериментиране

натура.

За да се

облекчи свободното движение

на

наносите

проми-

ването

на

утаечната камера,

целесъобразно решетките

работно

по-

ложение

да са

повдигнати

от

дъното

на

/ю—V*

от

водната

дълбо-

чина,

също

така

да

може

да се

изтеглят лесно

над

водното ниво.

Когато приложението

на

разпределителните решетки

не

дава

доста-

тъчен

ефект, работата

на

утайниците може

да се

подобри само

по

пътя

на

някои преустройства.

На

първо място обратните течения

вихрите могат

да

бъдат

подтиснати

до

голяма

степен чрез

увеличаване

на

водната дълбочина посредством повдигането

на

изходния праг. Това

мероприятие

дало

добър

ефект

при

утайника

на

Езминската

ВКЦ

СССР [21].

Добри

резултати

са

постигнати

при ВЕЦ

„Баксан"

СССР

(фиг. 141) чрез поставяне

на

разделителни стени

при

входа

на

утаеч-

ната камера, които имат

добре

обтекаема форма

корона

над

макси-

малното водно ниво.

тяхна помощ

се

направлява водното течение,

разбиват

се на

части вихровите зони, подтиска

се

напречната циркула-

ция.

По

време

на

експлоатацията разделителните степени

се

изготвят

най-напред

от

дърво,

докато

се

установи оптималният

режим,,

след

Куханидзе,

И. И.

Проектирование

скоростно-вьфавнивающих

решеток.

Гидротехни-

ческое строительство, 1960,

№5,

стр.

38.

Куханидзе,

И. И.

Полевне

лабораторнью

исгледования

по

установлению

зффективности

действия

рациональной

конструкции

скоростно-вьтравниваюших

решеток отстойников

гзс.

Известия

ТНИСГ9И,

1960,

т. 12,

стр.

53. Ду

Го-хань.

Входнне

устройства отстойников.

Гидротехническое

строительство,

1960,

№9,

стр.

42.

176

Таблица

Параметри

на

разпределителни решетки

за

утайници

Форма

на

пръчките

Правоъгълни

пръчки

Напречно сечение

11 К

т,/

\и&и

К/УУУЛ

^2^

л.

Пръчки

от

равнораме-

нен

ъгъл

размери

от

50/50/5

до

80/80/8

тт

Кръгли

пръчки

ог

тръби

диаметър

4-50—

тт

&\&\№

-Ш

—

Ш-

•

<фн

4а\-б\ач№-

Ли

•

Препоръчвани стойности

за

0,60—0,67

0,40—0,60

0,55—0,67

(1,5-2,0)4

(1,5-2,0)д

(1,5-2,0)4

(1,5-2,0)6

2Ь

Коефициент

на

хидравличните

за-

губи

при два

реда

решетки

шах-

матно разполо-

жени пръчки

16,60

—0,155

—

0,0966

0,242

11,80

--'

-—

—

—0,085

което

те

могат

да се

заменят

постоянни стоманобетонни

при

преу-

стройство

на

утайника.

От

досегашния

опит

най-добри резултати

са

показали

разделителните стени

със

следните размери

(фиг.

141,

11):

-0,5,

(0,5-1,0)//,

където

/г

максималната водна дълбочина

утайника.

Както

бе

посочено,

увеличаването

на

ширината

на

утайника

се

предизвикват по-мощни вихри,

напречни

циркулации,

мъртви

зони

даже

обратни течения.

оглед

на

това

работата

на

утаечната камера

може

да се

подобри,

ако тя се

раздели

надлъжни стени

на

няколко

успоредни камери.

При

това

трябва

да се

осигури възможност

за

отвеждането

на

наносите

при

промиването

на

всяка камера.

някои случаи зоната

на

напречните циркулации,

на

завихрянето

на

обратните течения

се

разполага

най-ниската част

на

утаечната

Таблицата важи

за

решетки

равни разстояния между пръчките.

Експлоатация

на

водносиловите

системи

177

камера,

където

най-нежелателна

оглед

на

повторното раздвижване

на

вече утаяващите

се

частици. Подобно състояние

наблюдавано

на-

пример

при

утайника

на

Езминската

ВЕЦ в

СССР, дадено

на

фиг.

145

[21].

такива случаи преустройството може

да се

поевтини,

Фиг.

145. Разпределение

на

скоростите

утаечната

камера

на

Езминската

водна

електрическа

централа

(СССР)

Фиг.

146.

Ниски

разпределителни

надлъжни

стени

при

утайници

като надлъжните разделителни стени

се

издигнат само

до

горния край

на

тази зона (фиг. 146).

Най-подходящият

начин

за

подобряване ефекта

на

утаяване

се

установява

въз

основа

на

детайлното

изучаване

на

разпределението

на

скоростите

утаечната камера

при

различни водни количества.

За

целта

се

използува комплект хидрометрични крила, монтирани

опре-

делени вертикали

върху

подвижен мост, който

се

придвижва надлъж-

но

на

утаечната камера.

Втората

основна задача

на

експлоатационния персонал

прочист-

ването

на

утайника

от

отложените

него

наноси.

Нормално

това

се

постига

по

хидравличен път,

след

като

се

установи необходимостта

от

промиване, която

се

определя

от

изтеклото време

от

предишното

почистване

на

камерата

и от

дебелината

на

отложения

наносен

пласт.

Колкото

по-дълго

време

са

престояли

утайника отложените наноси,

толкова повече

те се

сбиват

по-трудно могат

да се

раздвижат

на-

ново

при

хидравличното почистване

на

камерата.

По

тази

причина

се

препоръчва по-честото промиване,

което

трае

по-кратко

време.

Дебе-

лината

на

отложения наносен пласт

не

трябва

да

надминава

котата

на

предвидения

утаечната камера акумулиращ обем (фиг. 147),

тъй

като

противен

случай

се

увеличава скоростта

влошава

ефектът

на

утаяване. Дебелината

на

напоените

отложения

се

определя

като

178

разлика

от

пълната дълбочина

на

камерата

дебелината

на

измерения

чрез

затежено

въже

или лот

воден

пласт.

Периодичното промиване

може

да се

извърши

по

различни

начини.

Най-голямо

разпространение

получило промиването

тън-

Фиг.

147.

Промиване

на у

течна

камера

тънка водна струя

високо

водно

нино

пред

входния

савак

2 на

утаечната

камера

;

3 —

тънка

промивна

водна струя

; 4—

отложени

наноси

;

кота

на

акумулиращия

обем

на

утайника

; 6 —

отворен

савак

на

иромивната

галерия

;

изнасяни

от

водната

струя

наносни

материали

ка

водна

струя

(фиг. 147),

което

се

извършва

при

изпразнена

от

вода

утаечна камера.

При

отворен основен изпускател постепенно

се

повдига

входният савак

и се

пропуска тънка напорна водна струя

дебелина

от

до

от

максималната водна дълбочина

утайника,

която

постепенно изтласква наносите през промивната галерия.

Про-

чистването

на

камерата

се

смята

завършено,

когато

са

отстранени

90—95%

от

отложените

наноси.

През време

на

промиването разпреде-

лителните

решетки трябва

да се

повдигнат,

за да не

пречат

за

пъл-

ното отнасяне

на

наносите. Освен

това

трябва

да се

вземат

мерки

из-

несените

от

утайника материали

да се

транспортират

от

реката далеч

от

основния изпускател,

за да не се

затруднява

следващото

почистване.

Скоростта

на

промивната водна струя може

да се

определи

от

формулата

[19]:

[т/з],

(28)

където

диаметърът

на

частиците, подлежащи

на

промиване,

по-

малките

от

които

се

съдържат

75% в

отложената

на-

носна

смес,

г<^

—скоростта

на

потъване

на

частиците

горния диаметър,

—дебелината

на

промивната водна

струя,

—процентното

съдържание

на

плаващи наноси

промивната

вода,

приемано

границите

2—8%,

което

съответствува

на

75—20

вода

за 1

пг*

промити наноси.

Скоростта

на

промиване

не

трябва

да^

бъде

по-малка

от

2,0-2,5

т/з.

179

Специфичното промивно

водно

количество

за 1 т

ширина

от

утаеч-

ната камера

такъв

случай

ще

бъде

<7п

^прХА

пр

К/5], (29)

необходимото

общо

промивно

водно

количество

за

цялата камера

<г

пр

.Я1т»/8].

(30)

Времето

за

изнасянето

на

отложения

камерата

нанос

ен

обем

може

да се

установи

от

зависимостта

100

^Г

**7*М-

където

у е

обемното тегло

на

отложените наноси, което

се

движи

между

1,3—1,6

М§/т

В —

ширината

на

утаечната камера

в т.

Ако

времето

за

промиване

по

(31)

се

получи по-голямо

от

0,5

часа,

изчисляването

се

повтаря

по-голяма стойност

за р.

Обикновено

поради маневрирането

със

саваците

неравномерното изнасяне

на

нано-

сите

по

ширината

на

утаечната камера действителното време

за

про-

миването

й е с 50 —

100%

по-голямо

от

изчисленото

по

(31).

Практи-

чески

необходимото време

за

една

промивка,

включително маневрира-

нето

със

саваците,

се

движи между

0,5

— 1,5

часа.

периодите

на

високите води

реката утаечните камери могат

да

се

прочистват

и с

увеличено водно

количество,

което предизвиква

на-

растване

на

скоростта

камерата.

За

целта

при

напълно отворен

входен савак

се

пуска

от 1,5 до 2,0

пъти застроеното водно количе-

ство

при

отворен основен изпускател.

По

време

на

промиването дерива-

цията

изключена. Този

начин

на

работа

не се

препоръчва поради

бавното

му

действие

поради опасност

от

нанасяне

на

наносни

мате-

риали

камерата.

Недостатъците

на

промиването

увеличено водно количество могат

да се

отстранят чрез използуване

на

струенаправляващи системи

предизвиканите

от тях

изкуствени

напречни

циркулации

Най-удобна

за

случая

повърхностната

струенаправляваща

система, придвижваща

се

бавно надлъжно

по

утаечната камера

(фиг.148)

съставена

от щи-

тове,

които

са

монтирани така,

че да

може леко

да се

изменя дълбочи-

ната

на

потапяне

А,

разстоянието между

тях и

наклонът

им

спрямо

течението

а. Под

влияние

на

възбудените

напречни

циркулации

на-

носните

отложения

се

изравят

отнасят през

промивните

галерии, като

при

това

се

образуват

наносни

гребени

по

дъното

на

камерата.

За да се

изчистят

и те,

щитовете

на

струенаправляващата

система

се

изместват

наляво

или

надясно

от

първоначалното положение

на

разстояние

В и

промиването

се

повтаря.

Тъй

като интензитетът

на

възбудените

на-

пречни

циркулации

функция

от

надлъжната скорост

на

водата

утаечната камера,

тя

трябва

да се

промива

водно количество по-го-

лямо

от

застроеното.

Това

ограничава приложението

на

струенаправля-

ващите

системи само

периода

на

пълноводие, когато

се

утаяват

Салахов,

Ф. С.

Повьзшение

взвешивающей

транспортируюшей

способности потока

методом

поперечной

циркулации.—Гиддротехника

мелиорация.

1950,

№1,

с. 23.

180