При эксплуатации ГЭУ требуется сжатый воздух. Основными потребителями пневматического хозяйства (ПХ) являются:

1) котлы МНУ;

2) тормоза генераторов или двигателей;

3) устройства отжатия воды из камер рабочих колес гидромашины при переводе агрегатов в режим синхронного компенсатора или при пуске ГАЭС в насосный режим;

4) система технических нужд при ремонтных работах (пневматические инструменты, обдувка оборудования при ремонте);

5) система продувки решеток водозаборов, трубопроводов и арматуры;

6) пневматические приводы в системах управления;

7) воздушные выключатели высокого напряжения;

8) установки для создания полыньи перед гидротехническими затворами и для обогрева решеток теплым сжатым воздухом;

9) системы воздушного охлаждения электромашин.

Для МНУ и воздушных выключателей требуется высокое давление (4-6 МПа), а для остальных потребителей - низкое давление (0,7 МПа).

Компрессоры высокого и низкого давления обычно устанавливаются в специальном помещении, называемом компрессорной и размещаемом в блоке монтажной площадки. Ресиверы, как правило, устанавливаются на открытом воздухе вблизи здания ГЭУ, но по согласованию с технадзором могут быть установлены и внутри здания.

Подача компрессора определяется условием одновременной работы трех самых мощных пневматических инструментов или устройств. Диаметр воздуховода выбирается из условия получения средней скорости воздуха в нем: 15 м/с - во всасывающей линии и 25-30 м/с в напорной. Емкость ресивера должна быть более 30-секундной подачи компрессора и обеспечивать двукратное торможение агрегата без включения компрессора.

§ 1.6 Сороудерживающие решетки и затворы

Сороудерживающие решетки и орудия их очистки

Сороудерживающие решетки предназначаются для защиты от попадания в водопроводящий тракт сооружений ГЭУ сора и плавающих тел (льда, бревен, торфяников и т.д.), способных нарушить нормальную эксплуатацию установки. Требования, предъявляемые к сороудерживающей решетке, следующие: а) удобообтекаемость конструкции с целью уменьшения потерь напора; б) прочность; в) удобство эксплуатации (очистка от сора, установка и снятие решетки).

Применяются сетчатые и стержневые решетки. Сетчатые решетки используются в водозаборах насосных станций и каналов. Наибольшее распространение получили стержневые решетки (рис. 5), которые используются в водоприемниках ГЭС и ГАЭС и водозаборах НС.

Рис. 5. Стержневая сороудерживающая решетка

В них металлические вертикальные стержни крепятся к каркасу, представляющему собой рамную конструкцию, состоящую из стоек, ригелей и раскосов.

Просветы между стержнями решетки принимаются такими, чтобы сор, прошедший через них, не застревал в элементах проточной части гидромашины. Просвет между стержнями зависит от типа и размеров гидромашины и составляет:

а) для осевых насосов и ПЛ - турбин , но не более 20 м;

б) для центробежных насосов и РО - турбин , но не более 10 см;

в) для ковшовых турбин b=2,0-7,0 см.

Решетки могут выполняться съемными, расположенными в пазах быков, и несъемными, стационарными. В глубинных водоприемниках обычно применяют несъемные решетки. Наибольшее применение нашли съемные решетки, которые устанавливаются в поверхностных и незначительно заглубленных водоприемниках. Съемные решетки вынимаются для ревизии или ремонта. Они могут быть выполнены секционными. Потери напора в решетках определяются по формуле

,

где х - средняя скорость потока перед решеткой, о_р - коэффициент потерь напора на решетке, который приближенно может быть определен по формуле А.Р. Березинского

где в, l, b - коэффициент формы стержней, их длина (по потоку) и просвет между ними; щ_р, щ₃, F_{Р -} площади элементов решетки в ее плоскости, засорения и отверстия, перекрываемого решеткой, б - угол наклона решетки к горизонту.

Площадь решетки, ее местоположение и форма стержней выбираются на основе технико-экономического расчета. Для успешной очистки решетки от сора скорость воды перед ней не должна превышать 1,2-1,5 м/с. Для различных типов водозаборов НС, согласно нормам СНиП, рекомендуются различные максимально допустимые скорости воды на решетках. Приборы, фиксирующие потери напора на решетках, сигнализируют о степени засорения их и необходимости очистки. В зависимости от характера возможного засорения выбирают орудия очистки. Для очистки решеток от крупных плавающих тел (бревен, деревьев, корневищ) эффективно используется грейфер с пневматическим или гидравлическим приводом типа "полип" (рис. 6, а). При очистке от кашеобразного мусора и малых веток, сучьев, корневищ применяются: плоскочелюстный грейфер (рис. 6, б), ковш (рис. 6, в) или горизонтальный челюстный пневматический грейфер (рис. 6, г). Механические грабли (рис. 6, д) и бульдобор (бульдозер-борона) (рис. 6, е) используют при засорении решеток водорослями, травой, малыми ветками. Опыт эксплуатации показывает целесообразность применения для борьбы с сором на одной установке различных орудий очистки. Для предотвращения обмерзания решеток их обогревают паром, горячей водой, воздухом или маслом, пропускаемым внутри элементов решетки, которые изготавливаются полыми. Широко распространен электрообогрев, однако он потребляет мощность 2-4,5 кВт на 1 м² перекрываемого отверстия или 4-7 кВт на 1 м³ расхода воды. Обогрев должен быть включен заблаговременно до кристаллизации льда на стержнях решетки.

Для включения и выключения на ГЭУ применяются шугосигнализаторы или датчики температуры воды.

Рис. 6. Орудия очистки решеток

В районах с суровыми зимами решетку целесообразно помещать в щитовом отделении с тем, чтобы концы стержней находились в обогреваемом помещении. Сороудерживающие решетки, расположенные вне щитового помещения, в зимний период не должны выступать из воды. В противном случае стержни охлаждаются сверху и покрываются льдом.

На ГЭС устанавливаются приборы, контролирующие степень засорения решеток. Эти приборы проводят непрерывное измерение перепада на сороудерживающих решетках и сигнализируют при увеличении перепада сверх заданного.

Сороудерживающие сетки, применяемые в водоприемниках НС, изготовляются из антикоррозионного материала. Они выполняются съемными или вращающимися.

Затворы водоприемников и трубопроводов ГЭУ

Затворы ГЭУ по своему назначению подразделяются на: основные, аварийные и ремонтные.

Основные затворы предназначены для оперативного регулирования расхода воды через сооружение и всегда должны находиться в рабочем состоянии. Основные затворы могут обеспечить любое регулирование расхода под напором. У реактивной гидротурбины роль основного затвора выполняет направляющий аппарат, а у активной - игольчатый затвор.

Аварийные затворы служат для быстрого перекрытия водопроводящего тракта при аварии. Они должны закрываться под напором, а открываться в безнапорном состоянии или под напором.

Ремонтные затворы используются только для временного перекрытия водопропускных отверстий при ремонте или осмотре оборудования и элементов проточного тракта. Ими маневрируют, устанавливают и вынимают обычно в стоячей воде. Часто в качестве аварийного и ремонтного заграждений используется один и тот же затвор, называемый аварийно-ремонтным.

На ГЭС в конце трубопровода перед турбиной устанавливают так называемые турбинные затворы в следующих случаях:

1) при индивидуальном питании водой турбины с напором Н?400 м;

2) при групповом или станционном питании, т.е. когда по одному трубопроводу вода поступает к нескольким турбинам. Во втором случае затворы устанавливаются после разветвления трубопровода перед каждой турбиной.

На НС с центробежными гидромашинами на трубопроводе за насосом всегда устанавливается затвор. Запуск насоса производится при закрытом затворе.

В зависимости от схем ГЭУ и ее напора, водоприемных и водопроводящих сооружений применяются различные конструкции затворов.

Плоские затворы (рис. 7, а) используются в водоприемных сооружениях ГЭС, ГАЭС и НС в качестве аварийных, ремонтных или аварийно-ремонтных заграждений. Они выполняются в виде металлических щитов и устанавливаются в пазы быков. Затвор состоит из щитового пролетного строения, опорно-ходовых конструкций, уплотнений и системы подвески. Опорно-ходовые конструкции могут быть выполнены скользящими, колесными или катковыми. В зависимости от размеров перекрываемых отверстий используются одиночные или секционные затворы.

Шандорные затворы состоят из отдельных деревянных или железобетонных балок (шандор), укладываемых в пазы быков Они используются в качестве ремонтных ограждений. Так как их установка и подъем требуют значительных затрат времени и труда, их стараются применять реже.

Рис. 7. Затворы: а - плоский; б - задвижка трубопровода; в - дисковый; г - обратный клапан; д - шаровой; е - игольчатый: 1 - диск; 2 - корпус; 3 - поворотный запорный орган; 4 - обтекатель; 5 и 6 - камеры; 7 - подвижный плунжер; 8 - игла управления; 9 - задвижка

Задвижки применяются на трубопроводах в качестве затворов, выполняющих различные функции. Они подразделяются по конструкции запорного органа на параллельные и клиновые. В параллельной задвижке (рис. 7, б) отверстие перекрывается двумя параллельными дисками 1, расположенными перпендикулярно к оси трубопровода и задвижке. В клиновой задвижке отверстие перекрывает затвор, имеющий форму клина. Задвижки оборудуются электрическим или гидравлическим приводом. Задвижки с электроприводом удобны при дистанционном и автоматическом управлении, требуют меньших габаритов помещения, но менее надежны в эксплуатации.

При сложности обеспечения задвижек электропитанием от двух независимых источников устанавливаются задвижки с гидроприводом. Гидроприводы задвижек выполняются с масляным, водяным или пневматическим управлением. Задвижки выпускаются серийно промышленностью диаметром до 1650 мм.

В качестве ремонтного затвора эксплуатируются задвижки диаметром 3,7 м при напоре 30 м и диаметром 5,5 м при напоре 12 м.

Дисковые затворы (рис. 7, в) обладают рядом достоинств по сравнению с другими типами запорных устройств, а именно: быстрота открытия и закрытия, меньшие габариты, масса и стоимость. Однако, наличие в проточной части затвора поворотного диска 1 приводит к несколько большим потерям напора, чем у задвижек. Затвор может быть открыт при уравновешивании давления с обеих сторон диска с помощью перепускного устройства - байпаса. Применяются дисковые затворы с гидравлическим или электрическим приводом, размещенным на корпусе 2 затвора. Дисковый затвор позволяет уменьшить гидравлический удар в трубопроводе за счет быстрого закрытия в начале и медленного в конце.

В ГЭУ эксплуатируются дисковые затворы индивидуального изготовления диаметром до 8,5 м при напоре до 200 м и малого диаметра при напоре до 810 м.

Обратные клапаны (рис. 7, г) предназначены для предотвращения обратного потока жидкости в трубопроводах. Они применяются в напорных водоводах НС или сложных гидравлических систем. По конструкции они подразделяются на однодисковые (рис. 7, г) и многодисковые, в которых вместо одного установлено несколько дисков. Обратные клапаны имеют высокий коэффициент гидравлического сопротивления, что приводит к значительной потере напора. Они устанавливаются между напорным патрубком насоса и задвижкой, чтобы их можно было осмотреть и отремонтировать. Серийно выпускаются обратные клапаны диаметром до 1000 мм.

Шаровые затворы (рис. 7, д) состоят из сферического корпуса 2, внутри которого находится поворотный запорный орган. Основные достоинства затвора данного типа: минимальные потери напора, минимальные протечки, возможность применения при высоких напорах. К недостаткам относятся: значительные габариты и масса, высокая стоимость (примерно в 1,5 раза выше дисковых) при тех же параметрах. С целью уменьшения усилий для поворота запорного органа применяются сдвоенные шаровые затворы.

Обычно на ГЭС и ГАЭС с напорами свыше 500 м применяются только шаровые затворы. Успешно эксплуатируются затворы данного типа на трубопроводах диаметром до 4,2 м и высоких напорах (200-1800 м).

При высоких напорах также могут применяться игольчатые затворы (рис. 7, е). Запорным органом в нем является подвижный плунжер 7, приводимый в действие давлением воды, подаваемой в камеру 5, при помощи задвижки 9. Затвор имеет малые потери напора при различных открытиях, но значительные габариты, массу и стоимость.

Глава 2. Сооружения гидроузлов. типы плотин

§ 2.1 Общие положения