водоприемник гидроэлектростанции для забора воды из поверхностных слоев водохранилища

Формула изобретения

1. Водоприемник гидроэлектростанции для забора воды из поверхностных слоев водохранилища, включающий расположенную перед входным отверстием напорного водовода аванкамеру, корпус которой в нижней части выполнен водонепроницаемым, а в верхней части снабжен водопереливным устройством, выполненым со сквозной верхней частью в виде сороудерживающих решеток, при этом водопереливное устройство установлено с возможностью вертикального перемещения при изменении уровня воды в водохранилище, отличающийся тем, что в днище аванкамеры выполнено по меньшей мере одно водоприемное отверстие, оборудованное сороудерживающей решеткой и затвором в виде створки, установленной с возможностью ее открытия внутрь аванкамеры, при этом вес створки в закрытом положении определен условием

M_д M_р,

где M_д величина момента от веса створки относительно ее оси вращения,

М_р величина момента от нагрузки воды на створку при расчетном перепаде уровней воды в водохранилище и в аванкамере.

2. Водоприемник по п.1, отличающийся тем, что створка снабжена механизмом ее управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехнике и может использоваться в высоко- и средненапорных плотинах для забора воды из поверхностных слоев водохранилища.

Известен водоприемник гидроэлектростанции для забора воды из поверхностных слоев водохранилища, включающий расположенную перед входным отверстием напорного водовода аванкамеру, корпус которой в нижней части выполнен водонепроницаемым, а в верхней части снабжен водопереливным устройством, и сороудерживающую решетку, установленную на входе в напорный водовод [1]

Недостатком такого водоприемника являются высокие потери напора на входе в водовод вследствие высоких потерь напора на сороудерживающей решетке, расположенной в зоне высоких скоростей.

Известен водоприемник, включающий расположенную перед входным отверстием напорного водовода аванкамеру, корпус которой в нижней части выполнен водонепроницаемым, а в верхней части снабжен водопереливным устройством, выполненным со сквозной верхней частью в виде сороудерживающих решеток, при этом водопереливное устройство установлено с возможностью вертикального перемещения при изменении уровня воды в водохранилище [2]

Недостатками этого водоприемника являются его невысокая надежность и сложность эксплуатации вследствие возможного, особенно в первые годы работы ГЭС, неожиданного и непредсказуемого по величине засорения решеток. В результате могут возникнуть значительные потери напора (перепад уровней воды в водохранилище и в аванкамере), которые сохраняются и в весенние и осенние периоды года, когда отбор воды только из поверхностного слоя не требуется. Дополнительно под действием перепада уровней воды возникают высокие нагрузки на решетки и все остальные элементы корпуса аванкамеры.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении надежности водоприемника и упрощении его эксплуатации за счет автоматического ограничения перепада уровней воды в водохранилище и в аванкамере и за счет возможности уменьшения этого перепада в периоды года, в которые допускается забор воды из глубинных слоев.

Этот технический результат достигается за счет того, что в водоприемнике гидроэлектростанции для забора воды из поверхностных слоев водохранилища, включающем расположенную перед входным отверстием напорного водовода аванкамеру, корпус которой в нижней части выполнен водонепроницаемым, а в верхней части снабжен водопереливным устройством, выполненным со сквозной верхней частью в виде сороудерживающих решеток, при этом водопереливное устройство установлено с возможностью вертикального перемещения при изменении уровня воды в водохранилище, согласно изобретению в днище аванкамеры выполнено по меньшей мере одно водоприемное отверстие, оборудованное сороудерживающей решеткой и затвором в виде створки, установленной с возможностью ее открывания внутрь аванкамеры, при этом вес створки в закрытом положении определен условием

M_g M_p,

где M_g величина момента от веса створки относительно ее оси вращения;

M_p величина момента от нагрузки воды на створку при расчетном перепаде уровней воды в водохранилище и в аванкамере.

Дополнительно створка снабжена механизмом ее управления.

Сущность настоящего технического решения заключается в том, что в случае возникновения на решетках перепада уровней воды, превышающего расчетный, под действием этого перепада уровней осуществляется открытие створки в днище аванкамеры, в результате чего в аванкамеру поступает дополнительная вода из глубинных слоев водохранилища, чем и предотвращается дальнейшее увеличение перепада воды на решетках. После очистки решеток происходит закрытие створки под действием ее веса естественным путем. В периоды года, когда допускается забор воды из глубинных слоев, дополнительным механизмом осуществляют открытие створки до ее крайнего положения.

На фиг. 1 изображен водоприемник с аванкамерой, расположенной на консолях, поперечный разрез; на фиг. 2 водоприемник с плавучей аванкамерой, поперечный разрез.

Водоприемник бетонной плотины 1 включает напорные водоводы 2, каждый из которых снабжен затворами аварийным 3 и ремонтным 4, а перед входными отверстиями 5 водоводов 2 на консолях 6 расположена общая для всей станционной (агрегатной) части плотины и по длине равная ей аванкамера 7, корпус которой образован с торцов расширенными в сторону верхнего бьефа крайними бычками 8, снизу днищем 9, со стороны плотины 1 забральными балками 10, а со стороны водохранилища водопереливным устройством, нижняя часть которого выполнена в виде глухой стенки 11, средняя в виде съемных щитов 12, а верхняя часть - сквозной в виде сороудерживающих решеток 13. Съемные щиты 12 и сороудерживающие решетки 13 установлены в пазы промежуточных бычков 14, расположенных на консолях 6 и жестко связанных между собою продольными ригелями 15, а с плотиной 1 поперечными ригелями 16. По длине аванкамеры 7 в ее днище 9 выполнены водоприемные отверстия 17, каждое из которых оборудовано сороудерживающей решеткой 18 и затвором в виде створки 19, установленной с возможностью ее открытия внутрь аванкамеры. Каждая створка 19 гибкой тягой 20 соединена с механизмом 21, при этом вес створки в закрытом положении определен условием

M_g M_p,

где M_g величина момента от веса створки относительно ее оси вращения;

M_p величина момента от нагрузки воды на створку при расчетном перепаде уровней воды в водохранилище и в аванкамере.

Работа водоприемника осуществляется следующим образом.

При колебаниях уровня воды в водохранилище изменяют высоту водопереливного устройства путем маневрирования съемными щитами 12 и сороудерживающими решетками 13 с помощью крана 22 таким образом, чтобы обеспечивался забор воды только из поверхностных слоев водохранилища (летом теплой, а зимою холодной) в объеме, необходимом для нормальной работы гидроэлектростанции. В случае превышения перепада уровней воды на решетках расчетной величины под действием такого перепада естественным путем осуществляется приоткрытие створок 19 поворотом вокруг их шарниров 23 до промежуточного положения, в результате чего в аванкамеру поступает дополнительная вода через отверстия 17 из глубинных слоев водохранилища. За счет этого предотвращается дальнейшее увеличение перепада уровней, а после очистки сороудерживающих решеток 13 происходит закрытие створок 19 под действием их веса g. В периоды года, когда допускается забор воды из глубинных слоев (весною и осенью), механизмом 21 осуществляется полное открытие створок 19, в результате чего увеличивается водоприемная площадь аванкамеры, а следовательно, и уменьшаются потери напора воды на сороудерживающих решетках.

При необходимости очистка решеток 18 может быть осуществлена струями воды, которые образуются у наружной поверхности решеток соплами (не показаны), расположенными по периметру водоприемного отверстия 17, при этом решетка может быть выполнена выпуклой в напорную сторону.

Аналогичным образом выполняются водоприемные отверстия 17 и оборудуются сороудерживающими решетками 18 и створками 19 в случае выполнения аванкамеры в виде короба 24 (фиг. 2), регулируемая плавучесть которого обеспечивается полыми элементами его каркаса 25, и содержащего по периметру водопереливное устройство с сороудерживающими решетками 26 в его верхней части и удерживаемого в плане перед входными отверстиями 5 водоводов 2 грузом 27, расположенным над страховочной ловушкой 28, и канатно-блочным механизмом 29, соединенным с коробом 24.