Шугосбросное устройство водозаборного сооружения для деривационных гэс
Полезная модель относится к гидротехническому строительству, а именно, к шугопропускным сооружениям, предназначенным для сброса шуги и льда через створ водозаборного сооружения в нижний бьеф. Шугосбросное устройство водозаборного сооружения для деривационных ГЭС состоит из катастрофического водослива, наносозащитного порога, на гребне которого установлены телескопические шандоры. В концевой части промывного тракта расположено промывное отверстие со сдвоенным затвором. В концевой части гребня катастрофического водослива выполнен шугосбросный вырез, высотой не менее h2=0,2H, и шириной не менее b=0,5Н, а сдвоенный затвор промывного тракта имеет высоту, не превышающую величину h1=0,8H, где Н - уровень воды в верхнем бьефе водозаборного сооружения. В гребне катастрофического водослива по краям шугосбросного выреза выполнены пазы для установки плоских шандоров.
Полезная модель относится к гидротехническому строительству, а именно, к шугопропускным сооружениям, предназначенным для сброса шуги и льда через створ водозаборного сооружения в нижний бьеф.
Известно устройство защиты водозаборов от попадания шуги (Патент RU 
2182619, МПК Е02В 5/08, Е02В 9/04, опубл. 20.05.2002), содержащее объемную фильтрующую кассету, представляющую собой металлическую прямоугольную контурную раму с пазами на внутренней стороне, в которые плотно установлены водопроницаемые фильтрующие пластмассовые трубы. Рама установлена в направляющую пазовую конструкцию входных окон затопленного водоприемного оголовка водозабора. Водопроницаемые фильтрующие пластмассовые трубы могут размещаться в объемной фильтрующей кассете вертикально.
Недостатками данного устройства являются перерывы в работе, связанные с очисткой фильтрующей кассеты от попавшей в нее шуги.
Известен шугосброс, (Малхазян Р.С., Новый тип шугосброса// Гидротехническое строительство. - 1949. - Т.3. - С.21-24), который состоит из передвижной рамы с подвешенными направляющими для сброса шуги, отводящего канала и сегментного затвора. Работа шугосброса основана на принципе поворота под углом 90° насыщенного шугой поверхностного слоя от основного потока и отвода этого слоя к сбросному боковому отверстию канала.
Недостатком данной конструкции является высокая металлоемкость, а также необходимость дополнительного устройства отводящего канала.
Наиболее близким по технической сущности является шугосбросное устройство водозаборного сооружения для деривационных ГЭС (патент KG 607, МПК Е02В 13/00, 31.11.2003 г.), состоящее из катастрофического водослива, наносозащитного порога, на гребне которого установлены телескопические шандоры, промывного тракта, в концевой части которого расположено промывное отверстие со сдвоенным затвором. Частичный пропуск шуги и льда вниз по течению через створ водозаборного сооружения для деривационных ГЭС обеспечивается по промывному тракту через верховую грань сдвоенного затвора. Однако при высокой концентрации шуги в речном потоке пропускной способности этих элементов недостаточно, что приводит к скоплению шуги перед водоприемником, образованию затора в верхнем бьефе водозаборного сооружения, и попаданию шуги через отверстие зимнего водозабора в водоприемник и далее в деривационный канал к турбинам ГЭС.
Технической задачей полезной модели является создание шугосбросного устройства водозаборного сооружения для деривационных ГЭС, обеспечивающего повышение надежности водозабора в зимний период и предотвращающего попадание шуголедовых образований в водоприемную камеру без нарушения режима работы водозаборного сооружения за счет сброса шуги в нижний бьеф водозаборного сооружения.
Поставленная задача достигается тем, что аналогично прототипу шугосбросное устройство водозаборного сооружения для деривационных ГЭС состоит из катастрофического водослива, наносозащитного порога, на гребне которого установлены телескопические шандоры, промывного тракта, в концевой части которого расположено промывное отверстие со сдвоенным затвором. В отличие от прототипа в концевой части гребня катастрофического водослива выполнен шугосбросный вырез, высотой не менее h2=0,2H, и шириной не менее b=0,5H, а сдвоенный затвор промывного тракта имеет высоту, не превышающую величину h1=0,8H, где Н - уровень воды в верхнем бьефе водозаборного сооружения.
В гребне катастрофического водослива по краям шугосбросного выреза выполнены пазы для установки плоских шандоров.
При выполнении сдвоенного затвора промывного тракта высотой не более h1=0,8H, где Н - глубина воды в верхнем бьефе водозаборного сооружения, облегчается транспорт шуголедовых образований вместе с потоком воды через гребень сдвоенного затвора. Кроме того, создание достаточного слоя воды над отверстием зимнего водозабора препятствует образованию вертикальной воронки, увлекающей шугу из поверхностных слоев потока в водоприемник водозаборного сооружения. Истечения из-под сдвоенного затвора в зимний период нет, т.к. затвор ввиду отсутствия транспорта речных наносов в этот период закрыт.
Выполнение в концевой части гребня катастрофического водослива шугосбросного выреза позволяет осуществить сброс в нижний бьеф сооружения шуголедовых образований, накапливающихся у противоположного от промывного тракта берега реки. При этом, размеры указанного шугосбросного выреза имеют следующие соотношения: высота не менее h2 =0,2H и ширина не менее b=0,5Н, где Н - уровень воды в верхнем бьефе водозаборного сооружения. Эти соотношения получены в результате экспериментальных исследований на физической модели водозаборного сооружения. Суммарная ширина гребня сдвоенного затвора и шугосбросного выреза может уточняться расчетом пропускной способности этих элементов, исходя из расхода шуги в верхнем бьефе сооружения.
Перекрытие отверстия шугосбросного выреза в безморозный период года шандорами до уровня гребня катастрофического сбросного водослива позволяет не нарушать режим работы водозаборного сооружения в этот период. Тем самым полностью прекращается холостой сброс воды через шугосбросное устройство, т.к. сдвоенный затвор промывника поднимается и истечение воды происходит из-под полотнища этого затвора.
Графический материал, поясняющий сущность предлагаемой полезной модели, представлен на фигурах 1÷4:
Фиг.1 - Схема шугосбросного устройства для водозаборного сооружения деривационной ГЭС в плане;
Фиг.2 - продольный разрез А-А на фиг.1;
Фиг.3 - поперечный разрез Б-Б на фиг.1;
Фиг.4 - поперечный разрез В-В на фиг.1.
Шугосбросное устройство водозаборного сооружения для деривационной ГЭС включает (фиг.1) сдвоенный затвор 1 промывного тракта 2, размещенный перпендикулярно оси речного потока в верхнем бьефе ниже ломанного в плане наносозащитного порога 3, на гребне которого установлены подъемные телескопические шандоры 4. Шугосбросный вырез 5 выполнен в концевой части гребня 6 водосливной стенки катастрофического сбросного водослива 7, расположенного на противоположном от промывного тракта 2 берегу реки. По краям шугосбросного выреза 5 в гребне катастрофического водослива 7 выполнены боковые пазы 8 для установки плоских шандоров 9.
Шугосбросное устройство водозаборного сооружения для деривационной ГЭС работает следующим образом.
В период зимней межени на гребне ломанного в плане наносозащитного порога 3, устанавливаются телескопические шандоры 4, устройство которых предотвращает забор воды, шуги и льда из верхних горизонтов потока в водоприемную камеру (водоприемник) 10 водозаборного сооружения. После создания, таким образом, необходимого напора в верхнем бьефе сооружения, вода поступает в водоприемник 10 только (фиг.2) через донное отверстие 11 затвора 12 зимнего водозабора. В зимний период транспортирующая способность речного потока мала и к створу водозабора подходит чистая вода без речных наносов. Речной поток приносит только ледовошуговые образования, которые сбрасываются через Шугосбросное устройство. Сброс шуги и льда осуществляется по промывному тракту 2 через гребень опущенного до дна сдвоенного затвора 1, который (фиг.4) имеет высоту менее h1=0,8H, где Н - уровень воды в верхнем бьефе водозаборного сооружения (фиг.2). Создание достаточного слоя воды над донным отверстием 11 зимнего водозабора препятствует образованию вертикальной воронки, увлекающей шугу в водоприемник 10 водозаборного сооружения из поверхностных слоев потока. Шугосбросный вырез 5 в концевой части гребня водосливной стенки катастрофического сбросного водослива 7, позволяет осуществить сброс в нижний бьеф сооружения шуголедовых образований, накапливающихся у противоположного от промывного тракта 2 берега реки. Указанные размеры шугосбросного выреза 5, имеющего высоту (фиг.3), не менее h2=0,2H и ширину (фиг.1.), не менее b=0,5Н, где Н - уровень воды в верхнем бьефе водозаборного сооружения. Соблюдение указанных выше геометрических размеров позволяет уменьшить величины удельных расходов, сбрасываемых через гребень сдвоенного затвора 1 промывного тракта 2, повышает глубины впромывном тракте 2, что уменьшает вероятность возникновения гидравлической воронки перед придонным затвором 12 зимнего водозабора. Благодаря этому сбрасываемая в нижний бьеф сооружения шуга не попадает в нижние горизонты промывного тракта 2, что уменьшает ее захват в отверстие 11 придонного затвора 12 зимнего водозабора. Полезная модель обеспечивает увеличение объема сброса шуголедовых образований в нижний бьеф водозаборного сооружения для деривационных ГЭС за счет расширения фронта шугосброса и предотвращает образование зажора в верхнем бьефе водозаборного сооружения. В тоже время недопущение шуголедовых образований в деривацию позволит предотвратить остановку агрегатов и повысить выработку малых ГЭС.
Подъем сдвоенного затвора 1 промывного тракта 2 на высоту более h1=0,8H, где Н - уровень воды в верхнем бьефе водозаборного сооружения, с выполнением шугосбросного выреза 5, высотой менее h2=0,2H и шириной, менее b=0,5Н, где Н - уровень воды в верхнем бьефе водозаборного сооружения, приводит к уменьшению расходов шуги, транспортируемых в нижний бьеф сооружения, скоплению ее в верхнем бьефе и образованию зажора, что приводит к подъему уровня воды в верхнем бьефе, затоплению прилегающих территорий, и является аварийным режимом. При отсутствии шугосбросного выреза 5, в целях предотвращения образования зажора в верхнем бьефе сооружения необходимо чрезмерное открытие сдвоенного затвора 1 промывного тракта 2, что приводит к понижению глубины в промывном тракте 2, возникновению воронки перед отверстием 11 придонного затвора 12 зимнего водозабора, захвату туги в водоприемную камеру (водоприемник) 10 и ее дальнейшему транспорту в деривационный канал и к агрегатам ГЭС, что может привести как к образованию зажора в деривационном канале, так и к остановке агрегатов станции.
По окончанию морозного периода производится опускание телескопических шандоров 4 до уровня гребня наносозащитного порога 3, чтобы сделать возможным перелив воды в водоприемник 10 водозаборного сооружения. В боковые пазы 8 водосливной стенки катастрофического сбросного водослива 7, наоборот, устанавливаются плоские шандоры 9 до уровня гребня 6 этой стенки для предотвращения холостых сбросов воды через шугосбросной вырез 5 в теплое время года.
Суммарная ширина гребня сдвоенного затвора 1 и шугосбросного выреза 5 может уточняться расчетом пропускной способности этих элементов, как водосливов, исходя из расхода шуги в верхнем бьефе сооружения.
1. Шугосбросное устройство водозаборного сооружения для деривационных ГЭС, состоящее из катастрофического водослива, наносозащитного порога, на гребне которого установлены телескопические шандоры, промывного тракта, в концевой части которого расположено промывное отверстие со сдвоенным затвором, отличающееся тем, что в концевой части гребня катастрофического водослива выполнен шугосбросный вырез высотой не менее h2=0,2H и шириной не менее b=0,5Н, а сдвоенный затвор промывного тракта имеет высоту, не превышающую величину h1=0,8H, где Н - уровень воды в верхнем бьефе водозаборного сооружения.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в гребне катастрофического водослива по краям шугосбросного выреза выполнены пазы для установки плоских шандоров.
