Стартовая >> Архив >> Генерация >> Гидроэлектрические станции

Отстойники гидроэлектростанций - Гидроэлектрические станции

Оглавление
Гидроэлектрические станции
Введение
Гидравлическая энергия
Водные ресурсы и водохозяйственные комплексы
Водохозяйственные и энергетические комплексы
Состав сооружений и компоновка
Гидроэлектростанции с приплотинными зданиями
Деривационные гидроэлектростанции
Головные узлы, сооружения станционных узлов деривационных гидроэлектростанций
Использование технико-экономических показателей при проектировании
Водохозяйственные и водноэнергетические расчеты
Многолетнее регулирование стока
Диспетчерское регулирование
Водноэнергетические расчеты на основе балансового метода
Работа гидроэлектростанций в энергосистеме
Гидроаккумулирующие электростанции
Схемы гидроаккумулирующих электростанций
Особенности компоновок ГАЭС
Приливные электрические станции
Нетрадиционные источники гидравлической энергии
Волновые энергетические установки
Состав оборудования зданий
Выбор агрегатов ГЭС
Гидрогенераторы
Системы и устройства гидрогенераторов
Схемы главных электрических соединений
Повышающие трансформаторы
Схемы питания собственных нужд
Элегазовые подстанции
Средства измерения
Механическое оборудование
Сороудерживающие стержневые решетки и их очистка
Подъемно-транспортное оборудование
Масляное хозяйство
Пневматическое хозяйство
Система осушения проточной агрегатов
Служебные помещения здания станции
Подъездные пути
Русловые здания
Русловые здания совмещенного типа
Русловые здания с горизонтальными агрегатами
Водоприемники русловых зданий станций
Особенности приплотинных зданий станций
Здания деривационных станций
Подземные здания гидроэлектростанций
Размещение главных повышающих трансформаторов
Конструкции обделок подземных зданий
Полуподземные здания станций
Русловые здания малых ГЭС
Приплотинные здания и здания деривационных малых ГЭС
Элементы конструкций зданий
Конструкции и размеры надагрегатной части зданий станций
Температурные и осадочные швы
Монтажная площадка
Специальные вопросы гидравлики зданий
Элементы отводящего русла
Здания гидроаккумулирующих электростанций
Здания ГАЭС с двухмашинными агрегатами
Специальные типы агрегатов и зданий ГАЭС
Здания приливных электростанций
Водоприемники гидроэлектростанций
Работа, типы и конструкции безнапорных водоприемников
Отстойники гидроэлектростанций
Типы отстойников гидроэлектростанций
Деривационные каналы
Деривационные туннели
Напорные деривационные   трубопроводы
Технико-экономические расчеты деривационных водоводов
Напорные бассейны ГЭС
Бассейны суточного регулирования ГЭС и верхние бассейны ГАЭС
Напорные станционные водоводы
Конструкции стальных трубопроводов
Опоры свободно лежащих стальных трубопроводов
Железобетонные и сталежелезобетонные трубопроводы
Туннельные станционные водоводы
Неустановившиеся режимы работы гидроэлектростанций
Строительство, монтаж оборудования
Пусковой комплекс
Эксплуатация гидроэлектростанций
Проектирование гидроэлектростанций
Порядок выполнения и утверждения проектов гидроэлектростанций
Список литературы

Г Л А В А 27
ОТСТОЙНИКИ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП РАБОТЫ ОТСТОЙНИКОВ
Назначение отстойников. Реки, особенно горные, во время паводка перемещают значительное количество донных и взвешенных наносов. Крупные наносы, попадая в сооружения гидроэлектростанций, оседают в водоводах и уменьшают их пропускную способность. Взвешенные наносы истирают облицовки деривационных и станционных водоводов, а также рабочие элементы гидротурбин. Абразивный износ турбин приводит к значительному падению их КПД, а следовательно, к снижению мощности и выработки энергии гидроэлектростанции, к сокращению срока службы гидротурбинного оборудования.
С целью уменьшения ущерба, вызываемого наносами, при проектировании ГЭС предусматриваются меры по защите сооружений и оборудования от проникновения в них опасных фракций наносов.

Для плотинных схем гидроэлектростанций с большими водохранилищами каких- либо мер или сооружений по борьбе с наносами не требуется, так как опасные фракции наносов оседают в водохранилищах. В деривационных схемах ГЭС с низконапорными головными узлами защита от донных и придонных наносов осуществляется в водоприемниках (см. гл. 26), а очистка воды от опасных фракций взвешенных наносов производится в отстойниках.
Отстойник представляет собой безнапорное сооружение со значительно увеличенными размерами живого сечения по сравнению с деривацией. В отстойнике вода движется с небольшими скоростями, что приводит к осаждению в нем взвешенных фракций наносов. Осевшие наносы удаляются периодически по мере накопления или непрерывно.
Обоснование целесообразности строительства отстойника. Затраты на строительство отстойника являются весьма значительными и составляют иногда 20 — 25 % капиталовложений в сооружения ГЭС. Поэтому целесообразность строительства отстойника должна обосновываться технико-экономическими расчетами. Для этого затраты на устройство отстойника сопоставляют с затратами на очистку сооружений от наносов и на ремонт турбин, которые потребуются при отказе от строительства отстойника. Кроме того, должны быть учтены потери выработки энергии за счет снижения КПД турбин в результате их абразивно: го износа. При отсутствии отстойника основные детали турбин изготовляются из износостойких сталей и производится более частая периодическая замена изношенных элементов (ремонт) турбин. При большом содержании в потоке мелких фракций наносов изготовление турбин из износостойких сталей иногда рекомендуется даже при наличии отстойника.
Сооружение отстойника предусматривается при содержании в потоке наносов свыше 0,5 кг/м3 или при количестве опасных для турбин фракций свыше 0,2 кг/м3. Опасными считаются фракций с диаметрами частиц 0,25 мм и более для абразивных частиц (кварц) и свыше 0,4 мм для более мягких частиц. Однако опыт эксплуатации отстойников показал, что значительный абразивный износ гидротурбин наблюдается и при более мелких частицах (0,1 — 0,05 мм) при большом их количестве в потоке.
Отстойник располагается, как правило, в головном узле гидроэлектростанции. Его входной порог совмещается с водоприемником или располагается непосредственно за ним. При неблагоприятных топографических условиях он может размещаться на деривационном канале на некотором удалении от головного узла. В очень редких случаях отстойник совмещается с напорным бассейном ГЭС.
Принцип работы отстойника. Предположим, что в какой-то момент времени частица наносов находится в точке М сечения 1 — 1 отстойника (рис. 27.1). Под действием силы тяжести она опускается со скоростью w, равной скорости ее падения в неподвижной воде, называемой гидравлической крупностью. Одновременно частица движется вместе с потоком со средней горизонтальной скоростью
(27.1)
где Q — расход отстойника; сраб — число работающих камер; Вкам и h0 — соответственно ширина и рабочая (расчетная) глубина потока в рассматриваемом сечении камеры.
Результирующая (абсолютная) скорость ее. движения направлена под некоторым углом к горизонту. Таким образом, перемещаясь вдоль отстойника, частица одновременно опускается. Если бы горизонтальная скорость в отстойнике была постоянной по глубине, то траекторией движения частицы без учета турбулентности потока являлась бы прямая линия, направленная под некоторым утлом к горизонту. В действительности скорости у поверхности и дна меньше, чем в средней по высоте части потока. Поэтому осредненная траектория движения наносов близка по форме к штрих-пунктирной кривой, изображенной на рис. 27.1. С увеличением v (при том же значении w) траектория движения частицы становится более пологой, длина пути 1, необходимого для ее осаждения, увеличивается, и наоборот. Обратная картина наблюдается при изменении гидравлической крупности w (при постоянной величинеvи): чем больше w, т. е. чем крупнее частицы наносов, тем меньше длина пути l, на которой они опускаются с той же высоты на дно отстойника.
Турбулентность потока в отстойнике вызывает перемещения небольших объемов воды в произвольных направлениях (рис. 27.1). В результате этого в потоке появляются пульсационные составляющие скорости, направленные в разные стороны. Они изменяют направления и величины скоростей движения частиц наносов по сравнению с теми, которые были бы при отсутствии турбулентности. Поэтому действительные траектории движения наносов имеют не плавный, а зигзагообразный характер.
Наиболее неблагоприятными для осаждения наносов являются вертикальные пульсационные составляющие скоростей, направленные вверх.  

Типы отстойников и их конструкции

Рис. 27.1. Основные конструктивные элементы отстойника:
1 — соединительный пли деривационный канал; 2 — распределительный канал; 3 — входной порог отстойника; 4 — камеры отстойник»; 5 — переходный участок; 6 — разделительные стенки; 7 — выходной порог; 8 — собирательный канал; 9 — деривационный канал; 10 — промывные галереи; 11 — промывной коллектор; 12 — промывной канал; 13 — затворы промывных галерей; 14, 15 — пазы затворов на входе в камеры и выходе из них; 16 — пазы ремонтного затвора

 
Распределение наносов в отстойнике. По глубине потока наносы распределяются, как правило, неравномерно. Наибольшее количество их содержится в нижних слоях, при этом средний размер частиц также увеличивается от поверхности потока ко дну отстойника. Таким образом, основная часть наносов, включающая фракции с большими значениями гидравлической крупности, находится в нижних и средних слоях потока. Это уменьшает высоту необходимого вертикального перемещения, а следовательно, и длину пути осаждения основной массы наносов, поступающих в отстойник.
По длине отстойника количество взвешенных наносов в потоке, а следовательно, и его мутность уменьшаются. В выходной, нижней части отстойника во взвешенном состоянии находятся те наносы, которые не выпали в пределах отстойника. Их количество в потоке обычно характеризуется транспортирующей способностью потока. Эти оставшиеся, невыпавшие наносы, пройдя через отстойник, попадают в расположенные ниже водоводы, а затем в турбины. При проектировании отстойника количество выносимых за пределы отстойника наносов, в том числе и фракций, опасных для турбин, устанавливается расчетам.

 


Рис. 27.2. Схемы отстойников ГЭС:

а — периодического действия, многокамерный, с периодическим промывом осевших насосов; б — непрерывного действия, однокамерный с непрерывным гидравлическим промывом оседающих наносов; в —поперечный разрез по двухкамерному отстойнику непрерывного действия; г — поперечный разрез по отстойнику с широкими камерами; д — то же по отстойнику с непрерывным промывом наносов через продольные сборно-промывные галереи со щелевой формой донных отверстий; е — поперечный разрез по однокамерному отстойнику с непрерывным удалением наносов землесосами; ж — с периодической комбинированной системой удаления наносов; 1 — входной порог; 2 — выходной порог; 3 — камера; 4 — мертвый объем; 5 — промывная галерея; 6 — сборно-промывная галерея; 7 — решетка; 8 — землесосы; 9 — лоток; 10 — грязевой лоток; 11, 12 — затворы на входном и выходном порогах; 13 — работающие камеры; 14 — сборный колодец; 15 — насос

Непрерывный гидравлический промыв отстойников с камерами непрерывного действия нашел наиболее широкое применение. На рис. 27.2,б,в изображены схемы отстойников данного типа. Конструкция отстойника с камерами непрерывного действия и гидравлическим способом удаления наносов приведена на рис. 27.4.
В средней части дна камеры вдоль отстойника устраивается сборно-промывная галерея небольшого сечения, которая сверху перекрывается специальной (рис. 27.4) горизонтальной решеткой. В галерее устанавливается напорное движение с постепенно увеличивающимся промывным расходом вдоль нее. Наносы поступают через просветы донной решетки в сборно-промывную галерею и через промывную галерею, расположенную в выходном пороге, отводятся в русло реки.
Увеличение ширины камер отстойника (рис. 27.2,г) приводит к уменьшению его стоимости благодаря сокращению числа раздельных стенок, а в некоторых случаях и затворов. Однако в таких конструкциях труднее обеспечить равномерное распределение скоростей по ширине камеры.
Иногда на дне отстойников устраивают двусторонние скаты, под которыми размещают сборно-промывные галереи (рис. 27.2,б). Наносы вместе с промывным расходом через продольные щелевые отверстия поступают в галереи и отводятся в реку. Существенным недостатком подобных конструкций является опасность полного завала сборно-промывных галерей наносами в маловодные периоды года, когда отстойник промывается лишь периодически.
Кроме описанных выше имеются и другие конструкции отстойников, например с вертикальными промывными шахтами или с донными промывными отверстиями. В отстойниках с непрерывным гидравлическим промывом камер удаление наносов осуществляется без опорожнения камер и они могут применяться при сравнительно небольшом напоре на головном узле ГЭС.
Гидромеханическое удаление наносов из отстойника непрерывного действия с помощью землесосов насосного типа, установленных на подвижной ферме, изображено на рис. 27.2,е. Могут применяться также землесосы сифонного типа и плавающие земснаряды. Такие отстойники имеют ряд существенных достоинств.



 
« Гидратный водно-химический режим на электростанциях с барабанными котлами   Главные электрические схемы электростанций »
электрические сети