§ 6. Решетки, щиты, шандоры и затворы гидротурбин
Решетки
Для предотвращения попадания в турбинные камеры различных предметов, несомых потоком, применяются защитные решетки, которые устанавливаются как вне, так и внутри здания ГЭС.
До широкого использования техникой методов сварки применялись сборные конструкции решеток, в которых отдельные полосы были стянуты круглой тягой диаметром до 1". Расстояние между полосами сохранялось помощью распорных втулок в виде коротких трубок, надеваемых на тягу. Рама решетки делалась клепаной из швеллеров или неравнобокого углового железа большого размера.
В настоящее время решетки большей частью выполняются сварной конструкции. Полосы привариваются в специальных вырезах распределительных балок из углового железа. Применяются также полосы прямоугольного или специального обтекаемого профиля для уменьшения потерь напора в решетках. Обычно решетки устанавливаются ниже возможного минимального горизонта воды для того, чтобы избежать обмерзания их в зимнее время.
В эксплуатации в зимнее время, в условиях сурового климата, за решетками должно устанавливаться тщательное наблюдение с целью предотвращения их обмерзания и забивания шугой. Лучшим способом против обмерзания является обогрев решеток, для чего применяются электрический подогрев или подогрев помощью горячей жидкости (масло, вода), принудительно циркулирующей в специальных пустотелых полосах решеток.
В весенне-летнее и осеннее время, когда водой увлекаются в половодье самые различные предметы (лес, валежник, листья, торф и пр.), должен устанавливаться постоянный контроль за состоянием решеток и, в случае необходимости, должна производиться их очистка. Очистка производится либо механическими средствами (специальными машинами), либо помощью водолазов (при неработающих турбинах), или в поднятом из воды виде.
Указанные механические средства очистки должны находиться в полной исправности, а при отсутствии их — на станциях, в определенных местах, должен иметься в достаточном количестве различный инвентарь и средства для очистки решеток ручным способом.
Состоянию решеток должно уделяться большое внимание. Они должны содержаться во время эксплуатации в чистом виде, так как при их засоренности увеличиваются потери напора, что приводит к уменьшению выработки электрической энергии. Для улучшения контроля за состоянием решеток применяются различные методы, и наиболее удобным из них, позволяющим судить о величине засоренности или обмерзания, является метод, основанный на измерении величины перепада горизонтов воды до и после решеток. Для этого применяются соответствующие приборы, называемые пьезометрами, в трубках которых разность уровней определяет состояние засоренности решеток. В простейшем виде этой цели могут служить отсчеты по двум рейкам, устанавливаемым до решеток и за ними. По величине разности перепадов можно судить о степени засоренности решеток.
2. Щиты
Для закрытия турбинных камер приплотинных низконапорных ГЭС наиболее употребительны плоские щиты, имеющие, по сравнению с другими типами щитов, минимальные габариты. Простые щиты трения применимы только при малых размерах отверстий и в небольших установках, в остальных случаях применяются щиты на катках и колесах, могущие опускаться в текущей воде. Для подъема щитов устанавливаются механические подъемники — групповые или индивидуальные с электрическим приводом.
Прекращение доступа воды в турбину помощью щитов может быть необходимо, во-первых, при авариях в системе регулирования турбины, во-вторых, при плановых периодических осмотрах турбины, которые, как правило, производятся при опущенных щитах. Время опускания щитов в текущую воду не должно превышать времени, допускаемого для работы агрегата при разгонном числе оборотов. Щиты должны достаточно надежно закрывать доступ воде в турбинную камеру, поэтому уплотнения их должны быть надежно действующими и простыми в изготовлении и при ремонте.
Конструкция щитов, а также их количество на одно отверстие камеры бывают различными. На одной из ГЭС, например, характерным является то, что два щита консольной конструкции по высоте перекрывают все отверстие входа в турбинную камеру шириной 14,0 м. Из этих щитов только нижний имеет привод, а верхний щит связывается с нижним специальным зацеплением, находящимся на нижнем щите.
В современных станциях щиты автоматически сбрасываются и момент, когда агрегат достигает при разгоне определенного заданного числа оборотов (при расстройстве регулирования турбины и др.). Но, кроме того, они имеют ручное и дистанционное управление с пульта.
Практика эксплуатации показала, какие конструкции уплотнения щитов заслуживают предпочтения.
Рис. 6. Схемы конструкций уплотнения щитов перед турбинами на различных станциях
Конструкции уплотнения щитов, показанные на фиг. а, б, в рис. 6, оказались неудовлетворительными, особенно конструкция фиг. а. На станции, где уплотнение щитов имело эту конструкцию, вода при опущенных щитах настолько активно фильтровала, что спиральную камеру не удавалось откачать без дополнительных мероприятий. Основной недостаток конструкции в том, что закладные части, по которым перемещается уплотнение, имеют сравнительно большую длину, а при этом весьма трудно добиться прямолинейности их и избежать деформаций при транспортировке и бетонировке. Кроме того, гибкие пластины не обеспечивали достаточно плотного прижатия уплотнения к заделке.
Напротив, образцом простой и надежной конструкции может служить уплотнение, показанное на фиг. г, д рис. 6. Щит с обшивкой из полуцилиндров, изготовленных из листового железа, опирается катками на два промежуточных бычка, поэтому пазы в раздельных бычках отсутствуют. Для уплотнения обычно применяется пожарный мягкий брезентовый шланг, хорошо просаленный, в который протягивается пеньковый канат. За свободную часть шланг железной полосой крепится к щиту. Под давлением воды шланг с канатом по всей длине прижимается к листу, заделанному в стенке бычка, что обеспечивает хорошую плотность и полное отсутствие фильтрации воды.
Шандоры
Шандоры или шандорные щиты устраиваются в виде простых щитов трения или отдельных металлических и деревянных составных балок, закладываемых в пазы, устроенные в стенках камеры или всасывающей трубы. Шандорные щиты рассчитываются на подъем и опускание только в спокойную воду. Шандоры можно располагать как до решеток, так и за ними, но, во всяком случае, до щитов. Шандоры применяются для закрытия камер и всасывающих труб при длительных ремонтах подводной части турбин и щитов. Основное требование к ним — это хорошее состояние уплотнений. Обычно на всю станцию имеется один комплект шандорных щитов, так как нормально исключаются случаи длительного вывода в ремонт одновременно двух и более агрегатов.
Затворы средне- и высоконапорных гидроустановок
На гидроэлектростанциях, где подвод воды к турбинным камерам происходит по трубопроводам, применяются различные типы затворов, а именно:
- дроссельные затворы с различными приводами: гидравлическим, механическим и с автоматическим управлением;
- шаровые затворы, отличающиеся от дроссельных тем, что в них дроссельный диск заменен вращающимся на оси коротким цилиндром;
- плоские задвижки клинкетного типа с гидравлическим или винтовым приводом; сами по себе задвижки просты, но усложняются своим приводом, что удорожает их стоимость.
На водосбросах применяются уравновешенные затворы игольчатого типа.
Конструкция и схемы действия указанных выше затворов изложены в гл. VI, § 23.
