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

Подождите немного. Документ загружается.

Водните

камери

при

централи

безнапорна деривация прерастват

изравнители,

когато

трябва

да се

премине

към

върхов

режим

на

работа.

такъв

случай изравнителният

обем

се

определя

от

изисква-

нето, централата

да

може

да

работи

определена

мощност

по

време

Фиг. 184.

Лиснем

израмнител

на

ВЕЦ,

„Алеко"

а —

ситуация

;

<'>

ноловзе^ане

; п

нодппо

-торно

съоръжение

Амбурсен

; 2

бетонна

облицовка

от

плочи

1,5X4,5

ш с

дебелин

ВОДОбоен

кладенец

; .7

заустнапе

на

безнапорпмя

тунел

6" ;

нал

; 9

преливник

; 10

траншея

към

преливника

; // о

фина решетка

; /•/

мрам

)рп

; 15 с

:оманоГ>етонпа

отдушник

нал

оподпорно

съоръжение

тип

на

сш

;

подета

кананка

;

водовземапе

; 8

сляГонапорсн

ка-

основен

изпускател

; 12

оързоток

;

тръба

подпорна

стена,

на

върха

на

товаровата диаграма.

оглед

на

това

изравнителите

се

отличават конструктивно

от

водните

камери само

по

обема

на

задър-

жаната

вода,

както

и по

водоподпорните съоръжения, които оформят

водоема

(фиг.

184).

Водовземането

рблекчителните

съоръжения имат

същите

конструктивни

експлоатационни

особености, както

при

водни-

те

камери.

Водоплътността

на

изравнителите

има

много

по

голямо значение,

отколкото

при

водните камери,

тъй

като

при тях се

задържа

сравни-

телно голям

воден

обем

за

по-дълго

време.

Ето

защо

изискванията

по

отношение

на

уплътнението

на

фугите

водоплътността

на

облицовка-

та тук са

много по-строги.

оглед

на

това

съвременната практика

все

по-рядко

се

срещат

необлицовани

изравнители.

Обратно,

поради

неблагоприятна

работа

някои случаи

се е

наложило

допълнително

облицоване

на

водоема.

231

Пропуските

на

вода

от

изравнителя

са

опасни преди всичко

за

сигурността

на

съоръжението.

Подмокряйки терена,

те

създават

усло-

вия

за

разрушаването

на

водоподпорните съоръжения, ограждащи

во-

доема.

За да се

предотврати това,

под

облицовката

на

дъното

око-

ло

изравнителя

се

изгражда дренажна система, която

отвежда

евенту-

алните

пропуски

на

вода.

От

техния

дебит

може

да се

съди

за

водо-

плътността

на

водоема

и ако ге

забележи увеличаване

на

пропуските

на

вода,

трябва

да се

вземат веднага мерки

за

нейното

възстановява-

не.

Много често недоброто изпълнение

на

фугите може

да

доведе

до

тежки аварии,

ако не се

демонтира

своевременно

уплътнението

им.

Годобен

случай

наблюдаван

у нас при

дневния

изравнител

на

ВЕЦ„Камен

рид",

изграден

изкоп

насип. Водоподпорното

съоръжение,

ограждащо водоема откъм

на-

порния

тръбопровод, представлява земен

насип

бетонна

облицовка

откъм водната

страна.

През

зимата

на

1946

п>д.

при

неизпълнен

изцяло

изравнител

лошо изпълнената

фуга между дъното

всдоподгорното съоръжение

се

отваря вследствие

на

ниската

температура

пропуска вода

насипа,

резултат около

30 т от

насипното

водопод-

порно съоръжение

се

свлича,

без

обаче

да

повлече

със

себе

си

бетонната облицовка,

тъй

като изравнителят веднага

бил

изиразнен

от

експлоатационния

персонал. Централата

била

спряна

за 1,5

месеца, през което време

водоподпорното

съоръжение било възста-

новено

на

тънки

пластове, като облицовката

била подпряна временно

дървено скеле.

Фугите, уплътнени първоначално

дъски, били запълнени

при

възстановяване

асфал-

тирано

конопено

въже

асфалт,

а във

въздушната пета

на

водоподпорното

съоръже-

ние

бил

изграден

дренаж [23].

Филтрацията

от

дневните

изравнители,

които

са

разположени

на

възвишения,

може

да

доведе

до

съществено повишаване

на

нивото

на

подпочвени

води.

Това може

да

влоши условията

за

вегетация

на зе-

меделските култури

и на

горския фонд,

а в

някои случаи

да

даде

от-

ражение

върху

хигиеничните

условия

на

населените места.

За да мо-

же да се

следи

за

движението

на

водните

нива

и за

размера

на

фил-

триралите водни количества,

такива случаи

необходимо

да се

изгра-

ди

около

изравнителя

пиезометрична

уредба.

Едновременно

това

трябва

да се

вземат

съответните мерки

за

намаляване

на

филтрация-

та до

възможния минимум.

Като

пример

това отношение може

да

послужи

дневният

изравните!

на ВЕЦ

„Асеница

I",

разположен

върху

наносен

конус

от

ельр

скален

блокаж

глинесто-пе-

съчлив

запълнител.

Изравнителят

има

обем

130000

водна дълбочи

\а 4т,

ширина

60т и

дължина

550т

и се

намира

на

възвишение

над

жилищел

кваргал

на гр.

Асе-

новград.

Поради

неподходящи

водоуплътнителни

мероприятия

липса

на

цялостна

дре-

нажна

система

наблюдавано

говишаване

на

нивото

на

подпочвени

води, което дове-

жда до

наводи-вчне

на

зимничните

помещения

нл

житищчите

сгради, разположени

под

изравнителя [23].

Отлагането

на

наноси

изравнителите

взема

много по-големи разме-

ри,

отколкото

при

водните камери,

тъй

като

скоростта

на

водата

тук е

близка

до

нула. Освен това

обемът

на

напоените

отложения

обикнове-

но

по-голям,

което

затруднява почистването.

При

това

тук не

може

да

се

разчита

на

промиване

чрез водното течение, което

не

притежава

необ-

ходимата скорост поради голямата площ

на

изравнителя.

Ето

защо

на-

носите

се

почистват чрез напорна водна струя

хидромонитор

при

празен

изравнател

или с

помощта

на

плаващо земснарядно устройство

232

при

пълен

изравюител.

И в

този

случай

трябва

да се

спазва правило-

то

да не се

оставя

дълъг

период

от

време

между

отделните прочист-

вания,

за да не се

сбият наносите. Поради големия

обем

на

отложени-

те

материали,

които

трябва

да се

отстранят,

често

пъти

важен

въпрос

намирането

на

подходящо

депо

за

складирането

им.

Най-големи

затруднения

по

почистването

на

наносите

се

получават

при

дневни израв-

нители,

разположени встрани

от

водната камера

свързани

с нея

посредством

съединителен канал.

такъв

случай навлезлите

утаи-

ли

се във

водоема

наноси могат

да се

извадят само чрез земснарядно

плаващо

устройство

или

чрез багероване

на

сухо,

ако не е

предвиден

отделен

основен изпускател

за

изравнителя.

Ето

защо

при

реки

оби-

лен

твърд

отток такова

ситуационно

разрешение

не е за

препо,^ъчва-

не

от

експлоатационна гледна точка.

Наносни

затруднения

при

изравнители

са

наблюдавани

у нас при

ВЕЦ,

„Въча".

Утаечната

камера

е с

непрекъснато

промиване,

но не е в

състояние

да

задържи

обил-

ните

наноси

на р.

Въча.

По

тази причина

дневният

изравнител,

който

има

обем

100

000

се

запълк!

наноси.

Ако той

липсвате,

тези

наносни

материали биха мог-

ли

да

преминат

безнредно

през

турбините.

Така

след

7-годииша

експлоатация

10% от

обема

на

израгнителя

се

оказва

запълнен.

Наносите били

до

толкова

сбити,

че

напорна-

та

1:одна

струя

не е

била

състояние

да ги

размие,

а се

наложило

тя да се

подпомага

кирки

лопати [23].

36.

В^

ДНИ

КУЛИ

Водната кула

съоръжение, разположено

между

напорната деривация

напорния

тръбопровод

на

водните електрически централи.

Тя има

за

задача

да

прекъсне

разпространението

на

хидравличния

удар

в на-

порния

тунел

и да

намали размера

на

динамичния напор

тръбопро-

вода

при

внезапното спиране

пускане

на

турбините.

От

многото раз-

лични

видове

у нас

най-голямо

разпространение

са

получили

двукамер-

ните

водни кули

със

(фиг.

185)

и без

преливник.

Но

изключение

се

срещат

цилиндрични кули

без и със

съпротивление (фиг. 186).

Основните

елементи

на

двукамерните

водни

кули

са

(фиг. 185)

стеблото, долната

горната камера,

които

се

развиват колебанията

на

свободното

водно

ниво

при

резки изменения

на

товара

на

центра-

лата.

Цилиндричните водни кули представляват вертикална

тръба

без

или

със

съпротивление

долния

си

край, оформено като стеснение

на

напречното

сечение (фиг. 186).

Най-често водните кули

са

подземни

преобладаващата

си

част,

тъй

като

по

този

начин

се

увеличава сигурността

на

съоръжението

се

опростява експлоатацията

му. При

двукамерните водни кули гор-

ната

камера обикновено

се

оформя

като

надземен водоем

изкоп,

който

се

оставя

открит

при

по-голяма водна площ,

а при

по-малка

се

покрива

със

стоманобетонна черупка.

За

преминаване

на

въздуха

при

развитието

на

колебателния процес

покривната конструкция

се

оста-

вят

отдушници.

Цилиндричните

водни кули

също

могат

да

бъдат

по-

крити

или

открити

горния

си

край. Покриването

на

кулите

целе-

съобразно

при

високонапорни

върхови

централи

сурови зимни усло-

233

вия,

за да се

предотврати

ледообразуването

по

свободната

водна

по-

върхност.

При

внезапно

включваме

на

турбините

Пелтон

може

да се

получи

такъв

случай

задръстване

на

дюзите

им с

натрошения

и ув-

лечен

от

водното течение лед,

Сиг.

185

Двукамерна

водна кула

преливник

на

В1

„Алеко"

/ —

слабонапорна

деривация

;

2—

напорен

тунел

към

апаратна

камера

; 3—

стебло

ьа

водната

кула

—

горна

камера

; 5 —

долна камера

; 6 —

прелияник

; 7 —

отпори

за

отливане

на

водата

; 8

стълба

;

9 —

фина

решетка

При

частично

или

напълно надземни водни кули, разположени

на

високо надморско

равнище,

се

налага

специална

термична изолация,

за да се

избягнат ледови затруднения

температурни напрежения

кулата. Особено неблагоприятно

се

отразява охлаждането

на

водата

надземната част

на

съоръжението

върху

облицовката

на

напорните

тунели

подземните напорни тръбопроводи,

при

които

се

получават

съществени опънни температурни напрежения.

Подземните водни кули, аналогично

на

тунелите,

изискват

малки

грижи

по

време

на

експлоатацията.

Като напорно съоръжение

кулата

трябва

да

бъде

осигурена

срещу

филтрация

на

вода

по

посока

на

скалния

масив.

Тъй

като

случая

надлъжните работни

фуги

могат

да

се

избягнат,

напречните

се

уплътняват

от

собственото

тегло

на по-

горе лежащите пръстени

и от

инжектирането, нормално филтрацион-

ните

загуби

ог

водните кули

са

незначителни,

ако

облицовката

ораз-

мерена

изпълнена

правилно.

Появата

на

микропукнатини,

тяхното

234

влияние

върху

работата

на

кулата

мероприятията

за

отстраняването

на

напукаността

филтрацията

са

същите,

както

при

напорните туне-

ли.

Когато горната камера

на

водната

кула

открита

представлява

обикновен

водоем,

вкопан

терена, експлоатационните мероприятия

за

Фиг.

186.

Цилиндрична

водил

кула

със

съпротивление

нп

ВЕЦ

„Студен

кладенец"

—

цилиндрична

йодна

кула

;

2 —

деринационен

напорен

тунел

от

язовир

„Студен

кладенец"

;

3 —

съпротикле-

ние-онюр

диаметър 5,20

т ; 4

десен

и лян

клон

на

двуредния под-

земен

напорен

тръбопровод

Т.

Фиг. 187. Уредба

за

измерване

на

водното

ниво

във

водната

кула

па ВЕЦ

„Ватак"

/ —

предавателен

уред

; // —

приемателен

уред

;

/// —

електрическа

схема

;

отворм

за

навлизане

на

водата;

2 —

бутало

със

сегменти

; 3 —

спирална пружина

; 4 —

*ел<;зна

сърце»

на ; 5 —

бобина

отклонение

средата

; 6 —

контратежест

; 7 —

скйла

за

отч

пане

235

осигуряване

на

водоплътността

й са

аналогични

на

тези

при

изравни-

телите. Освен

това

около камерата трябва

да се

укрепи склонът

и да

се

оформи

поддържа канавка

достатъчно напречно сечение

за от-

веждане

на

всички

повърхностни

води

влачените

от тях

наноси

Фиг.

188. Уредба

за

измерване

на

водното

ниво

във

водната кула

на

ВЕЦ

„Лавей"

(Швейцария)

—

тръби,

заустяащи

горния край

на

напорния

тръбопровод

при

апаратна камера

; 2 —

предава-

телен

уред

(натискомер)

за

горната

долната камера

на

водната кула

; 3 —

приемателни

уреди,

реги-

стрираши

нивата

на

водата

горната

долната камера

дървесни

материали,

които биха могли

да

попаднат

във

водната кула.

Камерата

трябва

да се

обезопаси

за

хора

животни чрез достатъч-

но

висок парапет.

Колебанията

на

водното

ниво

във

водната кула

особено техни-

те

екстремни стойности имат

ьажно

значение

за

сигурната

работа

на

напорната

деривационна

система.

Ето

^защо

необходимо

те да се

наблюдават непрекъснато.

За

целта

са

конструирани

уреди—силови

во-

дочети (фиг. 187), изградени

на

основата

на

дистанционните натиско-

мери

(вж

т. 10 и

11). Чрез

тях се

измерва водният натиск обикнове-

но

горния

край

на

напорния

тръбопровод,

като

приемателният

уред

се

монтира

апаратна камера (фиг.

188)

или

по-добре

на

таблото

на

централата.

По

този

начин

могат

да се

проследяват колебанията

във

водната кула като функция

от

изменението

на

товара

на

турбините.

Така

помощта

на

силовия

водочет

може

да се

уточни оптималният

начин

за

смяната

на

работния режим

на

агрегатите,

при

които

се

по-

лучават

минимални

колебания

на

водното ниво

във

водната кула.

236

ГЛАВА

МАШИННА

СГРАДА

НА

ВОДНАТА

ЕЛЕКТРИЧЕСКА

ЦЕНТРАЛА

37.ВОДНИ

ТУРБИНИ

Експлоатацията

на

водните турбини

е от

компетентността

на

машин-

ния

инженер.

редица случаи обаче

се

налагат съвместни мероприя-

тия

хидротехника.

По

тази

причина

той

трябва

да е

запознат

с ня-

кои

от

по-важните

експлоатационни дейности

при

водните турбини,

които хидротехническият

цех

трябва

да

взема участие.

а.

Определяне

коефициента

на

полезното

действие

на

турбините

Коефициентът

на

полезното действие

на

турбините

е от

голямо

зна-

чение

за

производството

на

електроенергия. Поради

раз/шчни

влияния

обаче

той

намалява

течение

на

времето. Поради тази

причина

този

основен

показател

за

работата

на

турбините

трябза

периодично

да се

контролира.

Коефициентът

на

полезното действие

се

установява най-напред

при

въвеждането

на

централата

редовна експлоатация. Тези измер-

вания

имат

за

задача

да

определят качеството

на

турбината, поради

което

те

трябва

да се

извършват

голяма точност

и да

обхващат

це-

лия

работен режим

на

централата.

получените данни

се

построява

работната характеристика

на

турбината, която

се

сравнява

гаранти-

раната

от

завода-производител.

По

този

начин

се

доказва

до

колко

той

изпълнил поетото задължение

за

достигане

на

определена стой-

ност

на

коефициента

на

полезно действие (фиг. 189).

Експлоатационните проверки

на

коефициента

на

полезното дейст-

вие

се

извършват

периодично, нормално

при

всяка ревизия

след

все-

ки

ремонт

на

турбината,

или

непрекъснато.

Чрез

тях се

установява

състоянието

на

турбините

и се

снемат валидните

за

момента работни

характеристики.

тяхна помощ може

да се

организира

най-икономич-

ното експлоатиране

на

турбоагрегатите

при

минимален

разход

на во-

да за

произведен киловатчас електроенергия. Едновременно

това

експлоатационните

измервания

се

използуват

за

отстраняване

на

кон-

структивни

дефекти

по

турбините, понижаващи коефициента

на

полез-

237

ното

им

действие. Така извършеното

на

основа

на

подобни

измерва-

ния

подобрение

турбинните спирали

при ВЕЦ

„Брома"

(Франция)

довело

до

ликвидирането

на

енергийни

загуби

от

36000

МЛ

на

ден

Както

известно, коефициентът

на

полезното действие

на

турбо-

генераторния

агрегат

У]

се

определя

от

отношението

на

отдадената

0,7

•О

Фиг.

189.

Измерване

коефициента

на

полезното

действие

на

турзините

Францис

преди

пускането

на

ВЕЦ

„Алеко"

редовна

експлоатация

/—

гарантирана работна характеристика

от

турбините

от за-

вода

ЧКО

—

Бланско

;

2 —

фактическа

работна

характерно

тика, установена

чрез

измерване

по

класическия метод

при

клемите

на

генератора мощност

/У

мощността

на

водното тече-

ние

N=9,81

(?Я

т. е.

^-9,8%Я

(

)

При

измерването

от

този

общ

показател

на

турбогенераторния агрегат

трябва

да се

отдели само коефициентът

на

полезното действие

на

турбината

У]

който може

да се

определи

от

равенството

(54)

9,81

^Н

оглед

на

това,

за да се

установи

У]

трябва

да се

измерят мощ-

ността

на

клемите

на

генератора

Л/"

водното количество

(^,

протича-

що

през турбината, работният

пад

/У

коефициентът

на

полезното

действие

на

генератора

т]

включващ

всички

загуби

при

превръщането

на

механичната енергия

електрическа

З,

реализирани

при

лагерите

на

генератора, евентуалните предавки

и в

самия генератор.

При

класическия

метод

за

определяне

на

коефициента

на

полез-

ното

действие, основаващ

се на

зав. (54),

водното количество

се из-

мерва

за

всяка група поотделно

помощта

на

система

от

хидромет-

рични

крила, монтирани

напорния

тръбопровод

или при

изхода

на

смукателната

тръба,

респективно

на

подтурбинната шахта

(вж.

гл.

VIII).

По-малките

водни количества могат

да се

измерват

чрез прелив-

ник

остър

ръб,

монтиран

на

удобно място

долния канал.

Работният

пад на

турбината

се

определя

от

зависимостта

—_д/г,

(55)

РопШпе,

Сатртаз,

Зерагаиоп

с1ез

рег!ез

с!апз

ипе

{игЪте

Ргапаз.

Ьа

НошНе

В1апсЬе,

1952,

№4.

238

където

Нп

г±—2

статичният

пад на

централата, равен

на

разли-

ката

от

надморските равнища

г^

г%

на

горното

долното водно ниво (фиг. 190),

—

средната скорост

на

водата

при

мястото

на

измерването

на

—

съответните

коефициенти

за

вземане

под

вни-

мание

неравномерното разпределение

на

ско-

роста

напречното сечение,

~ -

земното ускорение,

ДА

- -

хидравличните загуби

по

пътя

на

водното

те-

чение.

Нормално

поради малките размери скоростните височини могат

да се

пренебрегнат

така,

че

зависимостта

(55)

добива

вида

-Я

ст

—

—ДА[т].

(56)

Статичният

пад

ст

се

измерва

водочетни лати, разграфени напра-

во

надморски равнища

свързани

държавната

нивелачна мрежа

или

помощта

на

лимниграфи. Когато

водното

течение

неспокойно

и не

позволява точното отчитане

на

нивото,

може

да се

използува успокои-

телен

кожух

плексиглас

надупчено

дъно

(фиг. 191), Благодарение

на

съпротивлението

на

дънните

отвори

кожуха

се

установява

спокойно

водно

ниво,

което

се

измерва

достатъчна точност. Трябва

обаче

да

се

припомни,

че по

описания

начин

се

определя статичният

пад

само

при

реактивните турбини,

докато

при

активните

вместо

котата

на

дол-

ното

водно ниво

участвува надморското равнище

на

оста

на

турби-

ната

г'

тъй

като

налице

свободно

изтичане

на

водната

струя.

Фиг.

193.

Измерване

на

водните нива

и па

пада

при

Фиг. 191. Предпазен

ко-

централи

реактивни

турбини

—

горно водно

нмво

(водна камера, дневен

изравнител,

водна

кула)

; 2 —

напорен тръбопровод

;

3 —

турбина

; 4 —

долна вада

;

5 —

условен

хоризонт

—

нулата

на

държавната нивелачна мрежа

;

—

манометър

;

7 —

тензометрична

уредба

; 8 —

стъклена

тръба

със

скала

жух към

водочетна

лата

—

водочетна лата

; 2 —

сте-

на

съоръжението

; 3

—-

ко-

жух

от

илексиглас

; 4 —

отво-

ри

дъното

239

Хидравличните загуби

работният

пад на

турбината могат

да се

установят

помощта

на

прецизен

метален манометър, предварително

проверен

по

отношение

на

точността

му при

лабораторни условия.

Той

се

монтира непосредствено пред турбината

напорния

тръбопровод.

При

определяне

на

хидравличните загуби най-напред

манометъра

се

измерва налягането

при

спряна

турбина,

след

това налягането

/И

при

пропускане

на

водното количество

(5.

Работният

пад се

установя-

ва

само чрез измерването

на

такъв

случай хидравличните загуби

са

равни

на

(фиг.

190)

-М1-^[т],

(57)

работният

пад на

турбината

(58)

където

Н е

разстоянието

на

манометъра (центъра

на

циферблата)

до

долното водно

ниво

в т.

Когато

съществуват

условия, хидравличните загуби,

респективно

работният

пад на

централата, могат

да се

определят

чрез

пиезоме-

тър.

Той

представлява

стоманена,

пластмасова

или

армирана

каучукова

тръба,

способна

да

издържи

наличния

воден напор, която

се

присъеди-

нява

към

напорния

тръбопровод непосредствено пред турбината

и се

извежда

по

трасето

му до

горния край

на

водната камера

или

водната

кула.

края

на

пиезометъра

се

поставя стъклена

тръба,

която заедно

водочетна лата

се

прикрепва

към

удобно

за

01читане

място (фиг. 190).

Латата

разграфена

надморски равнища

и е

свързана

държавната

нивелачна

мрежа.

Ако

отчетите

по

латите

при

горното водно

ниво,

пиезометъра

долното водно ниво

са

съответно

х^

г\

хидра-

вличните

загуби

работният

пад на

турбината могат

да се

определят

от

равенства (фиг.

190)

Г Г

а<

/Г/ЛЧ

ДА-^-—

респективно

я^—

—

(59)

където

V е

средната скорост

на

водата

при

мястото

на

присъединява-

нето

на

пиезометъра

към

напорния

тръбопровод.

Електрическата

мощност

на

клемите

на

генератора

се

измерва

обикновено

чрез

два

ватметъра (фиг. 192).

По

този

начин

може

да се

определи цялата активна мощност

на

трифазната система, която

се

изчислява

по

формулата

(60)

където

са

отчетите

от

скалите

на

ватметрите;

—

коефициенти

на

трансформацията

на

тока

и на на-

прежението;

—

константа

на

ватметровата скала.

По

време

на

измерването

факторът

на

товара

созср

трябва

да се

под-

•

240