Водоприемник-водовыпуск гидроаккумуляторных электростанций

 

Использование: в гидротехнических сооружениях, в частности в водоприемных устройствах гидроаккумулирующих электростанций. Сущность изобретения: водоприемник-водовыпуск включает аванкамеру 1 с водоприемно-водовыпускным отверстием 2, сообщенным с напорным водоводом 4, и установленную перед отверстием 2 защитную стенку 5, прикрепленную нижней гранью с помощью шарнира 6 к дну ниши 7 с образованием зазора между дном ниши 7 и нижней гранью защитной стенки 5 в ее нижнем положении. Защитная стенка 5 выполнена в поперечном сечении крыловидной формы с выпуклой верхней поверхностью. Для ограничения поворота защитной стенки 5 аванкамера 1 снабжена подпорными элементами 8 и амортизирующими упорами 9, установленными на подпорных элементах 8 и на дне ниши 7. При работе гидроаккумулирующей электростанции в турбинном режиме защитная стенка 5 находится в ниши 7, занимая нижнее положение, а вода из аванкамеры 1 плавно поступает в водоприемное-водовыпускное отверстие 2 и далее в напорный водовод 4. При насосном режиме работы электростанции поступающим из напорного водовода 4 в аванкамеру 1 потоком воды, обтекающим сверху и снизу имеющую крыловидную форму защитную стенку 5, последняя под действием возникающей подъемной силы приподнимается и поворачивается набегающим потоком вокруг шарнира 6 до упора в подпорные элементы 8. Выходящий из отверстия 2 поток отклоняется стенкой 5 вверх, что уменьшает возможность размыва дна аванкамеры 1. При последующем переходе работы электростанции в турбинный режим стенка 5 под действием потока воды поворачивается в обратном направлении и вновь занимает нижнее положение. 5 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а более конкретно к водоприемным устройствам гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) и может быть использовано в водоприемниках гидроэлектростанций (ГЭС), предусматривающих работу в режиме гидроаккумулирования.

Известно водоприемное устройство, включающее аванкамеру, водоприемно-водовыпускное отверстие и напорный водовод (1). В нем движение воды происходит в двух направлениях: прямом и обратном, соответствующих турбинному и насосному режимам работы ГАЭС.

Недостатком известного устройства является его значительная материалоемкость, т. к. в насосном режиме у дна аванкамеры наблюдаются большие скорости течения, что требует его мощного крепления, а следовательно значительного расхода бетона.

Кроме того, в известной конструкции наблюдаются большие потери напора, что снижает эффективность работы водоприемного устройства.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является водоприемник-водовыпуск, включающий аванкамеру, водоприемно-водовыпускное отверстие, сообщенное с напорным водоводом и вертикальную защитную стенку, установленную в аванкамере на некотором расстоянии от водоприемно-водовыпускного отверстия (2). В этой конструкции поток воды при выходе из отверстия (насосный режим) отклоняется стеной вверх. Благодаря этому мощного крепления для аванкамеры за стенкой не требуется. Этим достигается снижение материалоемкости.

Недостатком указанного устройства является значительные потери напора при работе в турбинном режиме, обусловленные наличием вертикальной стенки, которая создает местное сопротивление. Кроме этого, поток, поступающий в водоприемное отверстие, имеет резко неравномерное по высоте поле скоростей, что также увеличивает потери напора в водоприемнике-водовыпуске, а следовательно снижает эффективность его эксплуатации.

Целью изобретения является повышение эффективности водоприемника-водовыпуска путем уменьшения потерь напора в турбинном режиме за счет автоматизации работы защитной стенки.

Поставленная цель достигается тем, что в водоприемнике-водовыпуске, включающем аванкамеру, водоприемно-водовыпускное отверстие, сообщенное с напорным водоводом и защитную стенку, установленную в аванкамере перед водоприемно-водовыпускным отверстием, в дне аванкамеры выполнена ниша, а защитная стенка шарнирно прикреплена нижней гранью к дну ниши с возможностью поворота в вертикальной плоскости и образования в ее нижнем положении зазора между ней и дном ниши и выполнена в поперечном сечении крыловидной формы с выпуклой верхней поверхностью, причем аванкамера снабжена подпорными элементами, ограничивающими поворот защитной стенки, и амортизирующими упорами для защитной стенки, установленным на подпорных элементах и дне ниши.

На фиг. 1 представлен водоприемник-водовыпуск, продольный разрез вертикальной плоскостью; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант устройства подпорного элемента; на фиг. 4 - вил сверху на фиг. 3; на фиг. 5 - схема устройства амортизирующего упора.

Водоприемник-водовыпуск включает аванкамеру 1, водоприемно-водовыпускное отверстие 2, паз для затвора 3, напорный водовод 4 и защитную стенку 5, снабженную шарниром 6, с помощью которого нижняя грань защитной стенки 5 крепится к дну ниши 7 с образованием зазора между дном ниши 7 и нижней гранью защитной стенки 5 в ее нижнем положении. Защитная стенка 5 выполнена в поперечном сечении крыловидной формы с выпуклой верхней поверхностью. Для ограничения поворота защитной стенки 5 аванкамера 1 снабжена подпорными элементами 8 и амортизирующими упорами 9, установленными на подпорных элементах 8 и дне ниши 7.

Подпорный элемент 8 представляет собой ребро, вертикально установленное за защитной стенкой 5 и имеющее обтекаемый профиль.

Фиксирование защитной стенки 5 в вертикальном положении может быть также осуществлено с помощью штанги 12, которая с одного конца шарнирно закреплена на внешней стороне защитной стенки, а с другого - в направляющем пазу 13, снабженном пружинным элементом 14.

При работе ГАЭС в турбинном режиме защитная стенка 5 находится в нише 7, занимая нижнее положение и опираясь на амортизирующие упоры 9. Вода из аванкамеры 1 плавно поступает в водоприемно-водовыпускное отверстие 2 и далее в напорный водовод 4. Потери напора малы, т.к. поток на своем пути не встречает сопротивление со стороны стенки 5.

При включении насосного режима, вода начинает поступать из напорного водовода 4 в аванкамеру 1 и обтекает снизу и сверху стенку 5. Т.к. стенка 5 имеет крыловидную форму, то возникнет подъемная сила, которая действуя на стенку 5, несколько поднимает ее и повернет относительно шарнира против часовой стрелки. Далее за счет давления набегающего потока стенка 5 окончательно займет вертикальное положение, опираясь гранью на подпорные элементы 8. Выходящий поток воды будет отклоняться вверх стенкой 5, что обеспечит малые скорости течения в аванкамеру 1 за этой стенкой 5.

Если ГАЭС вновь включается в турбинный режим, то защитная стенка 5 под действием давления потока и собственного веса поворачивается по часовой стрелке и занимает нижнее горизонтальное положение, опускаясь на упоры 9.

Материал защитной стенки выбирается таким, чтобы он обеспечивал необходимую прочность и имел удельный вес, незначительно превышающий удельный вес воды. В случае изготовления стенки 5 из металла, внутри нее предусматриваются воздушные полости.

Использование предлагаемого водоприемника-водовыпуска обеспечит автоматическую работу защитной стенки и уменьшит потери напора в турбинном режиме, за счет чего повысится его эффективность.

Формула изобретения

ВОДОПРИЕМНИК-ВОДОВЫПУСК ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, включающий аванкамеру с водоприемно-водовыпускным отверстием, сообщенным с напорным водоводом, и защитную стенку, установленную в аванкамере перед водоприемно-водовыпускным отверстием, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности его эксплуатации путем уменьшения потерь напора в турбинном режиме за счет автоматизации работы защитной стенки, в дне аванкамеры выполнена ниша, а защитная стенка шарнирно прикреплена нижней гранью к дну ниши с возможностью поворота в вертикальной плоскости и образования в ее нижнем положении зазора между ней и дном ниши и выполнена в поперечном сечении крыловидной формы с выпуклой верхней поверхностью, причем аванкамера снабжена подпорными элементами, ограничивающими поворот защитной стенки, и амортизирующими упорами для защитной стенки, установленными на подпорных элементах и дне ниши.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5