Георгиев Л.А. Експлоатация на Водносиловите системи (болг. яз.)
Подождите немного. Документ загружается.
ГЛАВА
XIII
ЗИМЕН РЕЖИМ
НА
СЪОРЪЖЕНИЯТА
КЪМ
ВОДНОСИЛОВИТЕ
СИСТЕМИ
Работата
на
хидротехническите съоръжения
към
водносиловите
системи
през
зимния
период
е
свързана
с
някои
особености
и
затру-
днения,
които експлоатационният персонал трябва
да
познава
и да е
в
състояние
да
преодолява.
Както
е
известно,
при
понижение
на
температурата
под 0°С при
определени условия
водата
в
хидротехническите съоръжения
замръзва.
При
стоящите води
във
водохранилищата,
изравнителите,
водните
ка-
мери
и др. се
образува повърхностен
лед,
докато
при
съоръже-
ния
с
течаща вода,
ако
съществуват условия
за
преохлаждането
й,
може
да се
образува
също
и
ч
е д е н а
каша,
и
дънен
лед.
От
гледна точка
на
експлоатацията ледената каша
и
дънният
лед
причиняват
много
по-големи
затруднения
при
работата
на
съоръже-
нията,
отколкото повърхностният лед, поради което трябва
да се
прави
всичко възможно
за
предотвратяване
на
тяхното образуване.
Това
може
да се
постигне,
ако се
отстранят условията
за
преохлаждане
на
течащата
вода
в
дълбочина, създавани предимно
при
наличието
на
турбулентно течение.
Ето
защо премахването
на
факторите, предизвик-
ващи интензивно размесване
на
водата
в
дълбочина, способствува
за
предотвратяването
на
ледената каша
и
дънния лед. Много
ефикасно
се
отразява намаляването
на
скоростта
на
водата,
в
резултат
на
което
се
намалява турбулентността
и се
облекчава образуването
на
повърхно-
стен лед.
Ледената
покривка
предпазва
най-сигурно
от
преохлаждане
на
водата
в
дълбочина
и от
появяването
на
дънен
лед и
ледена каша.
Зимният
режим
при
нашите водни течения
трае
годишно обикно-
вено няколко десетки дни, през които
температурата
спада
до
—
30°С.
Средната трайност
на
ледената покривка
по р.
Дукав
в
наша
терито-
рия
е
37,5 дни, като максимално
тя
рядко надхвърля
60
дни. По-небла-
гоприятен
е
зимният режим
при
нашите
високопланински
водносилови
системи,
където
продължителността
на
зимните затруднения
е
съще-
ствено по-голяма. Въпреки
това
обаче
при
нашите
условия експлоата-
цията през зимния период
е
сравнително много
повлека,
отколкото
при
голяма част
от
европейските страни,
разположени
по-на
север.
Ето
защо
ще
бъдат
разгледани само
някои
от
по-важните въпроси
на
зим-
ната експлоатация, които биха
имали
значение
за
нашите водноси-
лови системи.
391
46.
ЗИМЕН
РЕЖИ/М
НА
СЪОРЪЖЕНИЯТА
С
ПРЕДИМНО
СТОЯЩИ
ВОДИ
Към
тази група съоръжения могат
да
бъдат
причислени
водохранили-
щата,
изравнителйте,
водните
камери, утайниците, горните камери
на
водните кули
и пр. При
тези съоръжения
се
образува само повърхно-
стен
лед,
който,
общо
взето,
не
пречи
на
работата
им.
Ледената
покрив-
Фиг.
311.
Лед в
язошр
„Карагьол"
през
месец
юли
ка не
пречи
на
движението
на
водата, като едновременно
я
предпазва
от
преохлаждане.
При
повишаване
на
температурата
на
въздуха
ледът
започва
да се
топи
и при
стоящи води
е
напълно безопасен,
ако е
натрошен
на
отделни блокове (фиг. 311). Единствената опасност,
която съществуьа
за
съоръженията
при
напълно заледена повърхност
и
затопляне
на
леда,
е
появата
на
натиск
върху
тях, Тази сила може
да се
определи
по
формулата
/V
16400
а^
0
-1
0
-1)-'
[М§/т],
(101)
където
«
=
0,00005
е
температурният коефициент
на
линейното разши-
рение
на
леда;
й!—дебелината
на
леда
в т;
/
0
—възможното
най-голямо повишение
на
температурата
на
леда
в
течение
на
$
0
часа
за
дадено
място,
като
се
приема
/
О
г=0,4/,
където
I
е
повишението
на
температурата
на
въз-
духа
в °С.
392
Възможните
комбинации
между
^
0
и
5
0
,
при
които
би се
получил
макси-
мален
натиск
от
леда,
се
намира чрез опитване.
В
някои
случаи натискът
от
леда
се
отразява много неблагоприят-
но
върху съоръженията. Освен
върху
размера
на
напреженията тази
сила
влияе
и
върху
водоплътността, като предизвиква отваряне
на
фугите
и
нарушаване
на
действието
на
уплътнителните
й
елементи.
Натискът
от
леда
при
съоръжения
с
предимно стоящи води
се
отстра-
нява
чрез натрошаване
на
ледената покривка посредством понижаване
на
водното
ниво
или
чрез създаване
на
прорези
в
нея, позволяващи
свободното
й
разширяване (фиг. 267).
47
ЗИМЕН РЕЖИМ
НА
ДЕРИВАЦИОННИТЕ
СЪОРЪЖЕНИЯ
От
деривационните съоръжения
най-големи
експлоатационни
затрудне-
ния
през зимата изпитват откритите
канали
и
отчасти
откритите
напор-
ни
тръбопроводи
и
дюкери. Тунелите
и
засипаните водопровеждащи
съоръжения
са
предпазени
от
студа,
когато
са на
0,8—1,0
т
под-
земната
повърхност
и
не
се
нуждаят
от
специални
мероприятия
за
защита.
Зимната
експлоатация
на
каналите
е в
зависимост
от
темпера-
турата
на
въздуха
и
скоростта
на
водата.
При
продължително
засту-
дяване
и
скорост
на
течението
под
0,5—0,6
т/з при
каналите
се
образува повърхностен лед.
От
експлоатационпа
гледна точка това
означава
намаляване
на
проводимостта
и
допълнителни загуби
на
енер-
гия. Заледяването
може
да се
предотврати чрез повишаване скоростта
на
водата
до 2,0
т/8,
при
която
лед не
може
да се
образува дори
при—30°до
—
40°С.
Ако
поддържането
на
такава скорост
не е
възможно
Ледена
козирка
Фиг.
312. Ледени
козирки
по
облицов-
ките
на
каналите
и
се
допусне образуването
на
ледена
покривка,
по-добре
е тя да се
запази
до
затоплянето
на
времето. Натрошаването
на
леда
в
дерива-
ционните
съоръжения означава изкуствено създаване
на
ледоход,
който
се
натрупва
по
съоръженията
на
канала,
задръства
ги,
предизвиква
подприщвания
и
преливане
на
вода,
както
и
повреди
по
облицовките.
При
натрошаването
на
леда
съществува
опасност
и от
образуването
393
на
ледени козирки, които остават
по
облицовките
и
могат
при
откъртва-
не
да
разкъртят замазката
върху
тях
(фиг. 312).
Запазването
на
леде-
ната
покривка предотвратява
също
така образуването
на
ледена каша
и
дънен лед.
/
2 3
'*•
5
6~7
8 9 Ю 11 12
'13
Н 15 18 // 18 19 20 21 22 23
М
25 26
212%
На.чимал!-!о
^А\о
количество
$
#77%*
Фиг. 313. График
за
определяне
на
минималното
водно
количество
в
стоманени
напорни
тръбопроводи
срещу
замръзването
им
При
доста
ниски
температури
с
по-голяма
продължителност
в ка-
налите
може
да се
стигне
до
постепенно пълно заледяване
и
спиране
на
водата.
Това състояние може
да се
получи
при
аварийно
спиране
на
централата зимно време
или при
работа
с
намалена мощност,
ако
не
се
вземат мерки
за
осигуряване
на
определена скорост
на
водата
в
деривацията.
Не
по-малко
неприятно
е
образуването
на
ледена каша
и
дънен лед, което води
до
задръстване
на
водовземните
отвори, затвор-
ните
органи
и
решетките
по
трасето
на
канала
и
може
да
направи
не-
възможно експлоатирането
на
централите през зимния период,
ако не
са
взети предварително мерки
за
предотвратяване
на
ледообразуването.
Най-сигурен
начин
за
това,
както
бе
изтъкнато,
е
образуването
на
трлйна
ледена покривка
в
канала
при
възможно най-високо
водно
ни-
во
чрез временно подприщване
на
водното
течение
и
намаляване
на
скоростта
му.
При
върхови
централи, които зимно време нормално
не
работят
по-голямата
част
от
денонощието, могат
да се
получат затруднения
394
от
замръзването
на
откритите напорни
тръбопроводи
идюкери.
Процесът
започва
с
образуването
на
ледени налепи
по
вътрешната
им
повърхност.
При
продължителни големи
студове
и
преустановена рабо-
та на
централата
може
да се
стигне
до
пълно замръзване
на
тръбо-
провода,
което
означава
спукването
му.
Частичните заледявания обаче
също
са
опасни,
тъй
като
поради намаленото напречно сечение
и
уве-
личената
скорост
на
водата
се
откъртват ледни парчета, които могат
да
задръстят
дюзата
на
Пелтон-турбините
и да
наранят
лопатките
им.
Особено опасни
са
тези явления
при
тънкостенните
стоманени тръбо-
проводи
и
дюкери.
Заледяването
на
тези съоръжения може
да се
предотврати,
ако
по
всяко време през зимата
в тях се
пускат определени
минимални
водни количества.
За
груби преценки
се
препоръчва скоростта
на во-
дата
да не
спада
под
0,5пл/8
или
протичащото водно количество
да не
бъде
по-малко
от
1т
3
/Ь
за
всеки
т
2
открита площ
на
тръбата.
По-
точно може
да се
определи
минималното
водно количество, предотвра-
тяващо заледяването
на
стоманени тръбопроводи,
от
графиката
на
фиг.
313(23].
48.
31/МЕН
РЕЖИМ
НА
РЕШЕТКИ,
ЗАТВОРНИ
ОРГАНИ
И
ПОДВИЖНИ
ЯЗОВИ
КОНСТРУКЦИИ
Особено големи затруднения през зимата
се
получават
при
решетките,
които могат
да
замръзнат изцяло
и да
прекратят достъпа
на
вода
към
централата (фиг. 314). Освен това наличието
на
ледена каша
и
дънен
лед
предизвиква
бързо
тяхното
задръстване.
За
заледяването
на
решетките способствува
добрата
топлопроводи-
мост
на
стоманата,
от
която
те се
изготвят.
В
случаите, когато
пръчки-
те
стърчат
над
водата,
те
замръзват
по-леко,
тъй
като
се
изстудяваг
много
по-бързо
от
въздуха.
По
тази
причина
се
препоръчва решетките
да са
разположени
под
водната повърхност,
а в
студените области
да
се
предпазват зимно време
с
временни дьсчени бараки.
С
оглед
на
всичко
това
в
районите,
при
които температурите
през зимата
спадат
ниско
под
нулата
и
застудяванията
продължават
по-дълго
време,
трябва
да се
вземат мерки
за
предпазване
на
решет-
ките
от
заледяване.
Това
може
да се
постигне чрез отопляването
им
и
чрез създаване
на
изкуствена конвекция
на
водата
пред тях.
При
по-слаби заледявания решетките могат
да се
почистват ръчно чрез
гребло
или
механично
с
чистачката
машина.
Засега
отопляването
на
решетките
е
най-разпространеният спссоб
за
предпазването
им
от
заледяване. Пръчките
се
затоплят
чрез
електрически ток, пара,
топла
вода
или
минерално
масло.
При
електрическото отопляване
на
решетките през пръчките, които
са
свързани
в
група
и са
отделени
помежду
си
чрез изолатори (фиг. 315),
се
пуска
ток
с
ниско напрежение
и
голяма сила. Поради съпротивлението, което
имат
пръчките,
те
се
загряват
при
преминаването
на
електрическия ток. Разходът
на
енергия, необходим
за
отопляването
на
решетките, зависи
от
температурата
на
въздуха
и
ог
скоростта
на
течението.
При
средна скорост
на
водата
0,5—0,8
т/5 и
температура
на
въздуха—20°С
е
необходима следната електрическа мощност
за
поддържане
на
решетките
в
н
е
заледено
състояние:
1,8—4,5к.Ш
за т-
решетка,
0,3
—
0,9
1(\У
за т-
обтекаема
плзщ
на
пръчки
395
Фнг.
314. Замръзнала решетка
А
Б
I
1
1
А'
6'
С
1
Фиг. 315.
Схе\.а
на
електричес-
ко
загряване
на
решетки
а —
електрическа
схема
за
съединя-
ване
на
пръчките;
б —
конструкция
на
електрически
отопляваната
решет-
ка
;/ —
изолатор—ебонит
; 2 —
посока
на
движението
на
водата
396
те,
респективно
3,5—6,9
к\У
за
т
3
/з
протичащо водно количество. Напоследък
се из-
ползува
и
електроиндукционното затопляне
на
решетките, основано
на
загряващото
дейст-
вие на
вихровите
токове.
Когато решетката
се
отоплява
с
пара, топла вода
или
минерално масло, надлъжно
на
всяка четвърта
или
мета пръчка
на
решетката
се
заварява
по
една
тръба.
Всички
Фиг.
316.
Схема
на
инсталация
със
сгъстен
въздух
за
предпазване
от
заледяване
1Р
о
1
—
решетка
; 2 —
водно
ни о
;
3 —
надупчена
тръба
;
-НОГ^.,.,.,,..,,,,,,,,,,
4 —
въздушни мехурчета
У////////////////////////////////
тръби
се
свързват
след това напречно така,
че
образуват
серпентина,
през която
се
пуска топлоносителят.
Системата
работи много
I
консмично,
кога
ю се
използува
зато-
плената
вода
или
минералното масло
от
охладителната
или
смазочната
система
на
тур-
богенераторите
и
трансформаторите
Конвекция
на
водата
пред решетката
с цел
предотвратяването
на
заледяването
мо-
же да се
предизвика
с
помощта
на
сгъстен
въздух.
В
долния край
на
решетката
се
полага перфорирана
тръба,
в
която
се
пуска
въздух
с
налягане 0,15
—
0,30
к§/ст
2
(фиг.
316).
Изкачващите
се към
водната повърхност въздушни
мехурчзтл
предизвикват
изкуствена конвекция
на
водата,
при
която по-топлите долни
пластоие
се
изкачват
на-
горе
и
предпазват решетката
от
заледяване. Изследванията
са
показали,
че
действието
на
уредбата
е
ефикасно, когато сгъстеният въздух
се
изпуска
от
3
—
12т
дълбочина.
Диаметърът
на
дупките
по
тръбата
се
приема около
3,0 тт при
разстояние между
тях
до
3,0т.
Разходът
на
сгъстен
въздух,
произвеждан
от
прсзозима
компресорна инста-
лация,
възлиза
на
1,0—1,5с1т
3
/5
за т
перфорирана
тръба.
Този способ
за
препазване
от
заледяване
има и
тоза
предимство,
че
може
да
се
прилага
по
всяко време
и
там,
къде
го не са
били предвидени
никакви
мерки
за
отопляване
на
решетките.
Решетките могат
да се
предпазят
от
заледяване
и
чрез
изкуствено
предизвикани
локални
водни течения
пред
тях с
помощта
на
механично
или
хидравлично
разтижва
не на
водата
в
напречна посока.
По
този
начин
се
поддържа
размразена ивица пред
съ-
оръжението.
По
този способ
при
подвижния
яз на
Новосибирската
ВЕ 1 е
била
реализи-
рана икономия
от
около
30%
по
отношение
инс;алация1а
със
сгъстен
въздух
при
кръг-
ло
3
пъти по-ниски
капитални
в~ожения.
Затруднения през зимата
се
срещат
и при
осигуряване уловимост-
та на
решетъчните водохващания.
Тук
затоплянето
на
решетките
е
не-
възможно,
поради
което
се
налага механичното
им
почистване, особе-
но
ако и
отворът
за
зимни
води
също
не
функционира. Ръчното
от-
страняване
на
леда
в
тези случаи изисква много усилия
и не
може
да се
приложи (фиг. 317).
Зимният режим
на
затворните органи
и
подвижните язове
се
харак-
т.еризира
със
затруднения
при
тяхното маневриране. Откритите
и
изло
жените
на
действието
на
студения
въздух
стоманени плоскости
на
саваците
и на
подвижните язови конструкции допринасят
за
бързото
образуване
на
лед.
Той се
задържа
както
по
изпъкналите тънкостен-
397
те
"
РИ
Фиг.
317. Почистване
на
решетките
на
тиролското
водохващане
„Софан
дере"
от лед
на
язовир