Файл: Попов, В. Л. Проектирование подземных сооружений в системе деривационных ГЭС учеб. пособие.pdf

- 170 -

.данный на подводящей дериват®, навивается верховым, а йа отво­ дящей - низовым. *

Сооружение уравнительных резервуаров должно быть подчинено трем требованиям: обеспечению устойчивой работы гидроэлектро­ станции; быстрому затуханию колебаний; наименьшим объемам стро­ ительства. Выполнение этих требований взаимно связано с работой других сооружений напорной деривации, что обусловливает создание

> различных типов уравнительных резервуаров.

При относительно малых напорах применяют цилиндрический уравнительный резервуар, имеющий постоянное поперечное сечение (рис.47, а ). Недостатком цилиндрического резервуара явля­ ется то, что при входе потока из деривации в резервуар почти полностью теряется его скоростной напор

что вызывает дополнительную потерю энергии.

е)

Рис. 47. Типы уравнительных резервуаров:

а - с постоянным поперечным сечением; б - с дополнительный сопротивлением: в - камерный; г - дифференциальный; д - пнев-

■ матический; е - полупневматический

набросе нагрузки. Резервуар этого типа ц^деоообразно применять при подземном расположении и при большой длине деривационного водовода. Верхняя камера в ряде случаев может быть выполнена в виде открытой выемки и иметь водослив, что уменьшает ее объем.

над свободной поверхностью воды имеется замкнутое пространство, в котором поддерживается повышенное давление воздуха, уравнове­ шивающее давление воды при установившихся режимах. При Соросе нагрузки уровень воды в резервуаре повышается и давление воздуха возрастает, а при увеличении нагрузки уровень воды понижается и давление воздуха падает. Особенностью пневматического резервуа­

ра является то, что верх его может располагаться ниже уровня верхнего бьефа, а это в некоторых случаях благоприятно по усло­

ние уровня вода в нем и проскок гидравлического удара в дерива­ цию определяют расчетные давления пак на дерйвациопннй водовод, так и на част£ турбинного водовода, а следовательно, прямо влияют

172 -

на объем строительных работ я стоимость этих сооружений. Снижение объемов строительных работ по уравнительному

резервуару может быть достигнуто различными способами. Напри­ мер, введение в узел сопряжения резервуара с напорными водо­ водами гидравлического сопротивления онижаат амплитуду коле­ бания уровней воды в резервуаре и уменьшает его высоту, а следовательно, и стоимость. Однако создание узла сопротив­ ления под резервуаром может вызвать значительный проскок гидравлического удара в деривацию, что повысит расчетные на­ грузки на обделку деривационного туннеля и увеличит его стои­ мость.

3. Конструкции уравнительных резервуаров

Все конструктивные решения по уравнительным резервуарам должны соответствовать следующим основным требованиям: надеж­ ности работы, простоте конструктивных форм и экономичности.• Применение в уравнительных резервуарах автоматических з а т о ­ ров (например, клапанных) оказалось ненадежным. Уравнительные резервуары могут быть в виде открытых (башенных) и подземных сооружений.

Башенные уравнительные резервуары в условиях холодного климата требуют дополнительных мер по их утеплению. Более на­ дежными и экономичными являются подземные резервуары.

Конструкция подземных уравнительных разервуарор представ­ ляет собой обделку и взаимодействующие о ней окружающие гор­ ные породы. В ряде случаев обделка может отсутствовать, при этом конструкция уравнительного резервуара представляет по­ лость в горных породах, имеющую определенную форму и размеры. Основной формой уравнительных резервуаров является круговой цилиндр с вертикальной осью (см .рис.47) и лишь в камерном ре­ зервуаре (р и с.47,в) наряду с вертикальным цилиндром тлеются горизонтальные выработки, из Которых нижняя часть имеет круг­ лое сечение, а верхняя - аналогичное безнапорным туннелям при подземном расположении (см .ри с.33), а при открытом - в виде кругового или прямоугольного бассейна.

- 173 -

При выборе типа уравнительного резервуара учитывают протя­ женность подводящих и отводящих водоводов, расчетный расход тур­ бин, изменение напора турбин, горно-геологические и топографи­ ческие условия района строительства и колебания уровня в верх­ нем бьефе. Наиболее важными факторами являются запао кинетиче­ ской энергии движущегося потока в деривационном туннеле до изме­ нения режима на гидроэлектростанции и напор на турбинах. Запас кинетической энергии потока в деривации определяет объем воды, который надо разместить в уравнительном резервуара при сбросе нагрузки с турбоагрегатов. Напор на турбинах определяет площадь поперечного сечения уравнительного резервуара по условиям устой­ чивой работы гидроэлектростанции. В соответствии с этими двумя основными факторами выбираются раз норы и типы уравнительных ре­ зервуаров.

При деривационных туннелях большой протяженности, значитель­ ной глубине сработки водохранилища и относительно большом напоре на гидротурбинах наиболее экономичным является камерный уравни­ тельный резервуар. Вертикальный ствол (шахта) резервуара полу­ чается при этом небольших размеров, приближаясь по площади к поперечному сечению деривационноготуннеля, и накопление основ­ ных масс вода происходит главным образом в верхней камере на высоких уровнях.

Типичная конструкция двухкамерного уравнительного резерву­ ара электростанции мощностью 10 тыо.квт с расчетным напором 184 м при длине подводящего туннеля 10,6 км, диаметром 2,14 м, рассчитанного на расход 12 м3/се к , приведена на р и с.48. Резер­ вуар представляет собой вертикальный ствол глубиной 65 м, диа­ метром в свету 3 м, толщиной железобетонной обделки 0,3 м. Ниж­ няя камера высотой 5,5 м имеет емкость 243 мэ . Верхняя камера выполнена открытым способом в виде заглубленного резервуара объемом 550 м3, шириной 4,2 м, длиной 46,5 м. Верхняя камера

сверху перекрыта железобетонными плитами, поэтому для уменьши- • ния нагрузки на покрытие при внезапном изменении уровня воды в верхнем резеруаре предусмотрены аэрационные отверстия II .

- 174 -

Над верхней камерой оорружено помещение 5 для размещения^ подъемно-транспортного механизма и подачи воздуха в аэра­ ционную трубу 6. Эта труба диаметром 60 ом проложена вдоль шахтного ствола на всю его глубину и служит для поступления воздуха в турбинный водовод 7 при его опорожнении в случае быстрого закрытия Затвора 8 , расположенного в начале турбин­ ного водовода. Опорожнение верхней камеры осуществляется, через четыре сливных отверстия, образованных в воротнике водослива.

Другая конструкция камерного уравнительного резервуара

мощностью 1300 тыс. квт, примененная на Ингурской ГЭС, приве­ дена на рис. 49. Напор гидроэлектростанции колеблется в преде-' лах 445-325 м, максимальный расчетный расход в деривации 450 м3/сек при скорости потока 6,6 м /сек. Длина напорного деривационногр туннеля 15,28 км, диаметр поперечного сечения

9,5 м. Резервуар сооружен в плотных слоистых известняках. Ре­ зервуар представляет собой вертикальный ствол глубиной 167 м, диаметром в свету 20 м, толщиной стенок из монолитного бето­ на 0,9 м. Нижняя часть ствола на высоту 97,2 м имеет металли­ ческую оболочку. Нижняя камера у резервуара отсутствует и объем воды на случай наброса нагрузки размешается в вертикаль­ ном стволе. Верхняя камера выходит на поверхность и представ­ ляет собой бассейн овальной формы глубин ой II м и объемом

30 тыс.м3. Наполнение верхней камеры осуществляется через коль­ цевой водослив, а опорожнение - через четыре сливных отверстия, расположенных в воротанке водослива? Сопряжение сливны» отвер­ стий с водосливом и вертикальным стволом выполнено из железо­ бетона.

Напорный туннель сопрягается с уравнительным резервуаром

уравнительного резервуара увеличивается и камерный тип резерву­ ара переходит в цилиндрический. Однако цилиндрический уравни­ тельный резервуар не является экономичным сооружением хотя бы потому, что при сопряжении его с деривационным туннелем полно­ стью теряется скоростной напор в деривации. Например,, при ско­ рости в деривации 4-5 м /сек, расходе воды 20Q мэ/сек и стоимо­ сти энергии в энергосистеме I коп/квт-ч за расчетный срок оку­ паемости в 10 дет потери энергии составят 1,4 миллионов рублей, что может превнситьстоимостъ уравнительного резервуара. Для улучшения гидравлических свойств цилиндрического резервуара в него вводится°узел гидравлического сопротивления.

- 176 ,

I - верхняя камера; 2 - пять ниток турбинных водоводов:

3 - железобетонная подпорная стенка верхней камеры; 4 - верти­ кальный ствол резерувара; 5- - строительная штольня; 6 - дерива­ ционный туннель; 7 - служебный’мостик; 8 - отверстие для слива воды из верхней камеры; 9 - конец металлической оболочки