Файл: Быков В.Д. Гидрометрия учебник.pdf

обычных гидрометрических методов. Определение расходов воды на гидроузлах имеет даже преимущества по сравнению с обычными гидрометрическими методами, так как при этом исключается влия­ ние таких неблагоприятных факторов, как зарастание и неустой­ чивость русла, переменный подпор, ледяные образования.

Методика определения расходов на гидроузлах зависит от их

Рис. 19.1. Схема гидроузла с приплотинной ГЭС.

На рис. 19.2 показана схема гидроузла с деривацией. В этом случае здание ГЭС располагается не в створе плотины, а отдельно. Деривационные ГЭС строятся обычно на горных реках. Бывают смешанные типы гидроузлов.

Организация учета стока воды и приемы измерения расходов различны на малых и крупных гидроузлах. На малых гидроузлах обычно нет специальных подразделений и специалистов для учета стока — измерений уровней и расходов; эти работы организуются и проводятся Гидрометслужбой.

На крупных гидроузлах имеются специальные подразделения, в обязанности которых входят водомерные наблюдения и опреде­ ление расходов воды; учет стока ведется систематически с приме­ нением современных методов и измерительных приборов.

В настоящей главе кратко освещены основные принципы и ме­ тоды учета стока на гидроузлах; более подробные сведения по

242

данному вопросу можно получить из книги А. М. Гаврнлова «Ос­ новы учета стока на гидроэлектростанциях» [18].

вания отверстий аварийного водосброса; г — с у м м и р у ю щ и й (контрольный) створ.

19.2. Определение расходов воды на малых ГЭС

К малым ГЭС относят обычно гидроэлектростанции мощностью менее 20 000 кВт, находящиеся в ведении органов коммунального хозяйства и Сельэнерго.

Для учета стока на малых ГЭС необходимо произвести тариро­ вание всех отверстий гидроузла: турбинных трактов ГЭС, водо­ сливных отверстий плотины и пр., в результате чего устанавлива­ ются их водопропускные характеристики. При этом необходима ор­ ганизация регулярных наблюдений за уровнями верхнего и нижнего бьефов в характерных местах, так как тарирование предусмат­ ривает получение зависимостей расходов от уровней (или напо­ ров). Расходы определяют по полученным тарировочным зависи­ мостям. В дальнейшем бывают необходимы лишь периодические контрольные проверки полученных зависимостей.

Если учет стока на ГЭС организуется впервые, то в этом случае необходимо обследовать гидроузел, произвести тарирование турбин и водопропускных отверстий плотины, измерить расходы фильтра­ ции и утечек, организовать гидрометрические работы и регуляр­ ные наблюдения на гидроузле.

О б с л е д о в а н и е г и д р о у з л а имеет целью выявить все его основные технические характеристики, состояние отдельных соору­ жений, устройств и агрегатов, назначение ГЭС и режим ее работы с целью разработки плана тарирования.

в измерении расходов воды, проходящих через турбины ГЭС, отверстия плотины, шлюзовые камеры и пр. при различных напо­ рах и различной степени открытия отверстий. Кроме того, отдельно определяют расходы воды на фильтрацию и утечки.

Суммарный расход воды через гидроузел может быть выражен

плотину; (2ф — расход фильтрации и утечек; Qnp — расход воды на прочие нужды (шлюзование, орошение, лесосплав п др.).

Тарирование гидроузла заключается в определении всех слага­ емых этой формулы при различных напорах и различной степени открытия турбин и водопропускных отверстий.

При организации гидрометрических работ необходимо выбрать и оборудовать тарировочные гидрометрические створы для измере­ ния расходов воды, устроить водомерные посты.

всего гидрометрические створы располагают в русле реки в ниж­ нем бьефе, по возможности ближе к сооружениям (100—400 м).

Примерное расположение тарировочных створов в случае дери­ вационной ГЭС показано на рис. 19.2. В створах а, б, в, г расходы измеряют гидрометрическими вертушками.

Водомерные посты устраивают в верхнем и нижнем бьефах. Нуль графика обоих постов принимают общим, что дает возмож­ ность по разности отметок уровней получать величину напора. В не­ обходимых случаях устанавливают самописцы уровня, это позво­ ляет точнее регистрировать изменения его во времени при неуста­ новившемся движении воды.

Каждый тарировочный створ оборудуется водомерным постом. Если тарировочный створ находится в русле реки ниже гидроузла, водомерный пост делают обычно свайного типа.

Р е г у л я р н ы е н а б л ю д е н и я на гидроузлах для учета стока следующие:

1)регулярные (ежечасные) наблюдения за уровнями воды верх­ него и нижнего бьефов;

2)регистрация времени открытия и закрытия турбин (при ча­ стичном открытии или закрытии регистрация производится еже­ часно) ;

3)регистрация времени всех открытий и закрытий водопропу­

скных отверстий плотины и других водопропускных отверстий; 4) регистрация всех изменений в режиме реки (вскрытие, ледо­

став, ледоход, шугоход и т. п.) и в работе гидроузла (аварийные остановки турбин, нарушения в работе затворов плотины, повреж­ дения водопропускных устройств и др.).

244

Записи уровнен и открытий турбин производятся в журнале выработки ГЭС, в котором регистрируются показания электропри­ боров и выработка электроэнергии в киловатт-часах.

Записи об открытии и закрытии водопропускных отверстий пло­ тины производятся в другом журнале, форма которого на каждом гидроузле устанавливается в соответствии с его конструктивными особенностями.

Т а р и р о в а н и е т у р б и н преследует цель получить зависи­ мость между мощностью, напором и расходом воды. Если такая зависимость получена путем тарирования, то расход воды опреде­ ляется по известным мощности и напору. Мощность на зажимах, генератора определяется по счетчику, показания которого в кило­ ватт-часах надо разделить на число часов. Напор определяется па водомерным наблюдениям.

Зависимость между мощностью, расходом и напором опреде­ ляется следующими соотношениями. Работа выражается произве­ дением силы и пути. В нашем случае сила определяется зависи­

где Q-—расход вес воды в кг/м3 .

Путь, на котором сила F совершает работу, равен величине на­

Здесь TV — в кг • м/с, но обычно мощность выражают в киловаттах (кВт): 1 кВт=*102 кг -м/с, тогда N в киловаттах равно

Фактическая мощность агрегата (т. е. турбины и генератора' совместно) меньше, чем следует из этой формулы, ввиду потерьэнергий, которые учитываются коэффициентом полезного действия (к. п. д.). Коэффициент полезного действия агрегата ц равен про­ изведению коэффициентов полезного действия турбины т)т , генера­ тора иг и редуктора % (если последний имеется).

7 ] = 7 | т 7 ) г 7 ] р .

Мощность агрегата с учетом к. п. д. равна уУ = 9,8Г/](ЗЯ,

откуда

или

где k = 9,8li\.

245,

Для малых ГЭС величина коэффициента k находится в преде­ лах 6,5 — 7,5.

Тарирование турбин заключается в измерении ряда расходов, пропускаемых турбиной при различной степени ее открытия и раз­ личных напорах.

При работе турбин на базисной постоянной нагрузке при тари­

тие турбины. При работе турбины с непостоянной нагрузкой за не­ зависимую переменную принимают среднюю часовую мощность в киловаттах, численно равную выработке за час в киловатт-часах.

Если ГЭС оборудована однотипными турбинами, то достаточно детально протарировать одну турбину и контрольными измерени­ ями убедиться в возможности переноса полученных результатов

.на другие турбины. При разнотипных турбинах тарирование их

ется в определении значений коэффициентов расхода в соответст­ вующих гидравлических формулах, по которым расход воды через

:246