Файл: Быков В.Д. Гидрометрия учебник.pdf

отверстия находится как функция напора и размеров отверстия. Водопропускные отверстия гидроузлов в гидравлическом смысле могут работать как водосливы или как отверстия в тонкой стенке.

-—(2,5-10,0) Н

Основные случаи истечения через водосливы и отверстия в тонкой стенке показаны на рис. 19.4. Гидравлические формулы для основ­ ных случаев истечения воды через водопропускные отверстия сле­ дующие:

а) при истечении через водослив с тонкой стенкой (рис. 19.4 а)

247

Водослив работает как затопленный при выполнении следую­

щих условий: 1) /гн б > РН б, 2)+—<0,75. Величина коэффициента затопления определяется по формуле

циент расхода т равен в среднем 0,32—0,38. Расход через затоп­ ленный водослив с широким порогом определяется по формуле {19.11); коэффициенты т и о3 определяются по справочникам;

со — площадь отверстия; Но— напор над центром отверстия с уче­ том скорости подхода v0.

248

Непосредственное применение приведенных формул для опреде­ ления расхода воды не всегда допустимо, так как значения коэф­ фициентов расхода т и ц. могут в конкретных случаях существенноотличаться от рекомендуемых в гидравлических справочниках ввиду конструктивных особенностей сооружений или нарушений ха­ рактера перелива воды. В этих случаях коэффициенты т и ц. на­ ходят в результате тарирования.

Тарирование водопропускных отверстий плотины заключается, в измерении расходов, соответствующих определенной степени от­ крытия того или другого отверстия в водосливной части плотины..

Коэффициенты определяют исходя из величины расхода воды,,

ные таблицы водопропускной способности водосливов и отверстий, при различной степени открытия и различных напорах.

включает: а) расходы фильтрации через грунты под плотиной и зданием ГЭС, а также в обход плотины, б) расход утечек через; неплотности направляющих аппаратов турбин (неработающих) и: затворы водопропускных отверстий.

Расходы на фильтрацию через грунты под сооружениями и в обход их обычно весьма невелики и учитываются вместе с расхо­ дами утечек.

Расход фильтрации и утечек через неплотности направляющих, аппаратов неработающих турбин проще всего измерить в отводя­ щем канале ГЭС в то время, когда турбины не работают.

Расход фильтрации и утечек может быть измерен двояким пу­ тем: непосредственно на створе, расположенном ниже плотины, но* выше выхода в русло отводящего канала ГЭС, или в створе, рас­ положенном ниже выхода отводящего канала ГЭС (при нерабо­ тающих турбинах). В последнем случае из полученного значения расхода следует вычесть расход утечки через направляющие аппа­ раты неработающих турбин.

Следует иметь в виду, что размеры потерь на фильтрацию и утечки могут изменяться с изменением напора, что вызывает необ­ ходимость исследовать этот вопрос при различных значениях на­ пора в отдельные сезоны года.

19.3. Определение расходов воды на крупных ГЭС

Наблюдения за уровнем воды ведутся в верхнем и нижнем бье­ фах: на приплотинных ГЭС в верхнем бьефе — перед входом в во­ доводы ГЭС, в нижнем — в сбросном канале, на выходе из отса­ сывающих труб.

На деривационных ГЭС наблюдения за уровнями ведутся: 1) на головном узле — перед плотиной, 2) в напорном бассейне —

249

перед входом воды в трубопроводы, 3) в отводящем канале ГЭС — при выходе из отсасывающих труб.

Наблюдения за уровнем ведутся с помощью дистанционных приборов, показания которых передаются на пульт управления. В качестве первичных приборов (датчиков) для измерения уровня применяют поплавковые устройства пли пьезометрические трубки. В первом случае показания поплавкового датчика передаются к ре­ гистрирующему устройству с помощью сельсинов.' Во втором слу­ чае разность двух давлений в пьезометрических трубках, соответ­

даются посредством зубчатой передачи на ротор сельсина, от по­

показана схема системы дистанционного измерения уровней верх­ него и нижнего бьефов и напора.

На гидроузлах вода из верхнего бьефа в нижний может посту­ пать через турбины ГЭС, водопропускные отверстия плотины, шлюзы, плотоходы, бревнопуски, рыбоходы, отверстия специаль­ ного назначения (например, шугосбросы), промывные устройства и т. д. Кроме того, некоторое количество воды поступает в нижний бьеф путем фильтрации и утечек.

Главная масса воды проходит из верхнего бьефа в нижний че­ рез турбины ГЭС, т. е. используется для выработки электроэнер­ гии. Остальные составляющие общего расхода воды через соору-

1 Сельсины — устройства для передачи на расстояние механических пере­ мещений посредством электрического тока по проводам.

жеиия гидроузла незначительны. На ГЭС, имеющих относительнонебольшое водохранилище, довольно значительную часть общего расхода может составлять расход через водопропускные отверстия плотины в периоды пропуска паводковых вод.

Определение расходов воды через турбины приплотинных ГЭС путем непосредственного измерения с помощью вертушек в водо­ водах крупных ГЭС представляет большие трудности, поэтому на­ турное тарирование турбин обычно не делают. Определение рас­ хода через турбины проводится преимущественно при помощи

'1108, 50Гц

тУДб

W

•

Рис. 19.6. Схема устройства для дистанционного измерения уровнен к напора.

/ — датчик ДСУ-1 верхнего бьефа; 2 — указатель уровня УСП-1 верхнего бьефа; 3— указатель напора УСП-2; 4— то же , нижнего бьефа; 5 — то ж е , нижнего бьефа .

эксплуатационных характеристик турбин, выражающих зависи­ мость между напором и мощностью при различных к. п. д. (рис. 19.7). Расход через турбину вычисляется по формуле

т. е. разность уровней верхнего и нижнего бьефов (рис. 19.8), с уче­ том скорости подхода и потерь напора в водоводах турбин (сред­ ний за тот же период, что и мощность); т]т — к. п. д. турбины, определяемый по эксплуатационной характеристике в зависимости от Я и N; г)г — к. п. д. генератора, принимаемый постоянным, так как он мало зависит от изменения мощности. На крупных ГЭС ге­ нераторы помещаются на одном валу с турбиной, поэтому к. п. д. редуктора не вводится.

25!

Рис. 19.8. Схема здания ГЭС.

Расход воды через турбины деривационных ГЭС по их эксплуа­ тационным характеристикам, как правило, не определяется, ввиду того что к. п. д. турбин этих ГЭС непостоянны и уменьшаются в процессе эксплуатации. Это происходит в связи с истиранием ло­ паток рабочего колеса турбины наносами. Расход воды в этих ус­ ловиях чаще всего находится путем расчета: 1) по кривым зави­

рирование турбин при нескольких значениях напора. Расходы воды измеряют вертушками в сбросном канале ГЭС, а мощность опреде­ ляют по счетчику генератора.

Для определения зависимости Q = / ( # ) для деривационного ка­ нала расходы измеряют вертушкой при различных значениях уровня в условиях установившегося движения воды.

Расходы воды через турбины ГЭС можно определять посредст­ вом расходомеров, действие которых основано на зависимости ме­ жду расходом через турбину и перепадом давления в различных точках спиральной камеры. При движении воды в спиральной ка­ мере турбины в потоке возникают центробежные силы, величина которых при одном и том же расходе зависит от радиуса поворота. Частицы жидкости потока у наружной поверхности спиральной ка­ меры обладают большей центробежной силой, чем у внутренней. Вследствие этого в различных точках одного и того же сечения спи­ ральной камеры, расположенных на различных расстояниях от центра, будут наблюдаться различные давления. В стенке спираль­

и места расположения отверстий. Чем больше расстояние между отверстиями (по радиусу), тем больше перепад давления.

где К — коэффициент расходомера; Ah— перепад давления; п — показатель степени, величина которого, по опытным данным, ле­

(рис. 19.10).

Расходомеры тарируют обычно в натурных условиях, в резуль­ тате чего определяется величина коэффициента К. Тарирование заключается в определении четырех-пяти значений расхода и соот­ ветствующих величин перепадов давления.

Показания расходомера передаются на стрелочный прибор со шкалой или на самописец. При надобности расходомеры снабжают

253