Типы уравнительных резервуаров

Уравнительные резервуары на подводящей напорной деривации

Тип I. Цилиндрический уравнительный резервуар (рис. 13, тип I) представляет собой шахту или башню постоянного сечения. Простота конструкции при этом имеет существенное значение. Для работы регуляторов скорости турбин напорная система с резервуаром постоянного сечения самая надежная, так как в ней, по сравнению с другими типами уравнительных резервуаров, при переходных процессах напор изменяется настолько постепенно, что даже медленно действующие регуляторы обеспечивают необходимую мощность турбин. Этот тип резервуара применяется при малых напорах.

Тип П. Расширяющийся к верху уравнительный резервуар (рис.16−1, тип II) может применяться при малых и средних напорах ГЭС в тех случаях, когда имеется необходимость уменьшить подъем уровня в резервуаре при сбросе нагрузки.

Тип III. Уравнительный резервуар с дополнительным сопротивлением (демпфирующий резервуар) представляет собой (рис.16−1, тип III) цилиндрический резервуар, соединяющийся с напорной деривацией посредством шахты с сопротивлением (диафрагмой, решеткой и т. д.). Такое гидравлическое сопротивление уменьшает размах колебаний. Поэтому для уравнительных резервуаров типа III требуются меньшие габариты, чем для типа I. Для резервуаров с сопротивлением нужны быстродействующие регуляторы скорости у агрегатов. Цилиндрический резервуар с сопротивлением применяется в установках среднего напора.

Рис. 13. Типы уравнительных резервуаров на подводящей деривации

1 — напорная подводящая деривация; 2 — верховой уравнительный резервуар; 3 — деривация после резервуара, 4 — помещение для затворов, 5 — турбинный трубопровод; 6 — турбина; 7 — сопротивление; 8 — верхняя камера; 9 — нижняя камера; 10 — соединительная шахта; 11 — стояк в верхней камере; 12 — водослив; 13 — сливные отверстия, 14 — наружный цилиндр; 15 — внутренний цилиндр-стояк; 16 — отверстие для впуска и выпуска воздуха.

Тип IV. Двухкамерный уравнительный резервуар (рис. 13, тип IV) состоит из верхней и нижней камер, соединенных между собой шахтой сравнительно небольшого сечения. Шахта может быть вертикальной или наклонной (рис. 13, типа IVa). В двухкамерном уравнительном резервуаре при сбросе нагрузки ГЭС уровень воды в шахте быстро поднимается; когда вода начинает заполнять верхнюю камеру, повышение уровня замедляется. При заполнении резервуара кинетическая энергия воды в напорной деривации переходит в потенциальную энергию воды, заполняющей резервуар. При одинаковом уровне центр тяжести объема воды в верхней камере расположен выше, чем в цилиндрическом резервуаре. Поэтому объем такой камеры будет меньше, чем объем цилиндрического резервуара. При увеличении нагрузки уровень воды в шахте понижается и в работу вступает нижняя камера. Двухкамерный резервуар применяется при больших напорах на ГЭС.

Тип V. Двухкамерный уравнительный резервуар с водосливом. Для уменьшения размеров верхней камеры устраивают водослив, обычно кольцевого очертания (рис. 13, тип V). При сбросе нагрузки ГЭС уровень воды в шахте сравнительно быстро достигает гребня водослива и верхняя камера начинает заполняться. Объем верхней камеры с водосливом всегда будет меньше объема камеры без него. Для выпуска воды из верхней камеры в стенках стояка устраиваются отверстия. При высоких напорах уравнительный резервуар с водосливом является наилучшим, так как водослив обеспечивает устойчивые напоры за время переходного процесса, чем облегчает условия регулирования скорости у турбин. Нижняя камера работает при увеличении нагрузки так же, как в двухкамерном резервуаре типа IV.

Типы VI и VII. Дифференциальный уравнительный резервуар состоит из наружной камеры и находящегося внутри нее внутреннего цилиндра — стояка, который соединен с напорной деривацией. Внутренний цилиндр имеет отверстия в своих стенках и открытый верхний конец, через который при подъеме уровня во внутреннем цилиндре вода будет переливаться в наружную камеру (рис. 13, тип VI). При сбросе нагрузки резервуар типа VI работает как резервуар с водосливом, а при возрастании нагрузки — как резервуар с дополнительным сопротивлением. Диафрагму, создающую сопротивление, иногда располагают и в верхней части стояка (рис. 13, тип VII). Дифференциальный резервуар обычно применяется в тех случаях, когда его приходится сооружать на поверхности земли и где условия эксплуатации предусматривают не полное мгновенное открытие турбин, а лишь частичное мгновенное увеличение мощности до полной и внезапное ее изменение от полной до нуля. Это облегчает работу регуляторов скорости турбин при увеличении нагрузки ГЭС и не требует значительного их быстродействия.

Тип VIII. Пневматический уравнительный резервуар (рис. 13, тип VIII) состоит из закрытой воздухонепроницаемой камеры, внутри которой над поверхностью воды воздух имеет избыточное, сверх атмосферного, давление р. При сбросе нагрузки происходит подъем уровня воды в пневматическом резервуаре и сжатие воздуха, что ограничивает высоту подъема уровня воды в нем. При колебательном движении водных масс в напорной системе происходит попеременное сжатие и разрежение воздушного пространства в резервуаре. Воздух частично увлекается движущейся водой, поэтому требуется контролировать его состояние и периодически осуществлять подкачку его в резервуар.

Тип IX. Полупневматический уравнительный резервуар (рис. 13, тип IX) представляет собой закрытую камеру с малым отверстием в ее потолке. Малое отверстие является сопротивлением для потока воздуха, вытесняемого из резервуара через отверстие или засасываемого через отверстие в резервуар. Наличие сжимаемого объема воздуха над уровнем воды способствует быстрому затуханию колебаний уровня в резервуаре и не требует значительного быстродействия от регуляторов скорости у турбин. Опыты с полупневматическим резервуаром показали, что этот тип резервуара эффективно гасит колебание уровня воды в нем.

Тип X. Резервуар со сбросом воды. Стремясь сократить высотные размеры уравнительного резервуара типов I-VII и его стоимость, иногда сооружают резервуар с частичным сбросом воды при сбросе нагрузки ГЭС. Однако это влечет за собой не только потерю электроэнергии на гидроустановке, но и увеличение затрат на сооружение водосброса (рис.16−1, тип X). Необходим в таких случаях тщательный технико-экономический расчет, подтверждающий целесообразность выбранного варианта.