Уравнительные резервуары и их типы. Назначение, условии применения, достоинства и недостатки различных типов. Определение размеров.
Основное назначение – защита подводящих и отводящих деривационных водоводов от воздействия гидравлического удара (его снятие), а также для снижения г.у. в турбинных водоводах и улучшения условий регулирования турбин.
Для более эффективного действия уравнительного резервуара его необходимо устанавливать как можно ближе к зданию станции, сокращаю длину турбинного водовода.
По расположению уравнительные резервуары подразделяются на:
- верховые (устанавливаются на подводящих водоводах)
- низовые (устанавливаются на отводящих напорных водоводах)
Уравнительный резервуар соединяет напорную деривацию с атмосферой и делит ее на 2 части:
- деривационные водоводы с обоих концов соединенные с атмосферой (г.у. здесь не возникает)
Турбинные водоводы
Типы уравнительных резервуаров:
1.цилиндрический (наиболее простой, но дает медленное затухание (≈120 с) и для ограничения амплитуды необходимо увеличивать диаметр =>увеличивается стоимость строительства и самого сооружения, целесообразен при малых напорах)
1 
2
2.башенный тип с верхней камерой (камера позволяет уменьшить сечение ствола и ограничить высоту подъема УВ Zm. Колебания затухают быстро, т.к. УВ в узком створе быстро поднимается выше статического, создавая тормозящую силу. Применяются при значительных сработках водохранилища и при высоком уравнительном резервуаре)
3.шахтный тип с верхними и нижними камерами (применяется при скальных грунтах и камеры ограничивают амплитуду, чтобы уменьшить объем скальных выемок. Водослив уменьшает объем камеры и ускоряет процесс затухания, т.к. тормозящая сила возникает быстрее)
|
|
|
3 
4
4.с дополнительным сопротивлением (уменьшается амплитуда колебаний, но при высоком давлении он может не отразить полностью гидроудара, который идет от трубопровода и удар проскакивает в деривацию)
5.пневмотический (замкнутое пространство над свободной поверхностью воды заполнено воздухом с повышенным давлением. В период переходных процессов воздух в уравнительном резервуаре сжимается или расширяется, что способствует уменьшению размаха колебаний)
5 
6
6.дифференциальный (при сбросе нагрузки поток устремляется в стояк и благодаря малому сечению быстро наполняет его, достигая максимального УВ. Наружная камера резервуара наполняется через отверстие, которое сопрягает стояк и камеру. При сбросе нагрузки из стояка вода переливается из стояка во внешнюю камеру заполняя объем, который расположен выше УВ, отвечающего высшему режиму в напорной системе. При увеличении нагрузки вода в турбинные водоводы поступает из внешней камеры через специальные отверстия. Применяется при средних и низких напорах в тех случаях, когда его приходится сооружать на поверхности земли и где условия эксплуатации предусматривают лишь частичное мгновенное увеличение мощности до полной и внезапное ее изменение до полного нуля).
|
|
|
Для определения размеров резервуара башенного типа задаемся высотой подъема УВ Zm (от статического до максимального УВ) 4…5 м и определяем площадь резервуара: 
площадь деривации
длина деривации
скорость при расчетном расходе
потери в деривации
Неустановившееся движение воды в системе «Деривационный водовод - уравнительный резервуар». Вывод дифференциальных уравнений и способы их решения. Способы решения дифференциальных уравнений колебания уровня воды в уравнительном резервуаре постоянного сечения при сбросе и при наборе нагрузки.
В случае сброса нагрузки движение в трубопроводе ГЭС останавливается, а в деривационном водоводе в первый момент движение будет продолжаться с прежней скоростью из-за силы инерции. Вода вливаясь в резервуар повышает УВ в нем и разность УВ в начале и в конце уменьшается, что приводит к уменьшению скорости в водоводе и когда разница достигнет 0, то в водоводе все равно по инерции будет продолжаться движение и до тех под УВ будет повышаться, пока не закончится движение.
|
|
|
Затем УВ начнет понижаться и вода начнет движение в водоводе в обратном направлении от резервуара к водохранилищу и в системе «Ур.р.-водовод» возникнут колебания, которые будут постепенно затухать вследствие рассеивания энергии и из-за трения и после времени регулирования турбин станет равным гидростатическому уровню.
При набросе нагрузки все наоборот.
При проектировании необходимо предупредить выплескивание воды из резервуара и оголение турбинного водовода в т.М. для этого необходимо определить амплитуду колебаний по условиям регулирования турбин и длительности затухания. Эта задача решается с помощью дифференциальных уравнений.
Запишем уравнения неразрывности питания турбинного водовода:
1) Qт= Qдер+ Qу.р.
2) Qдер= Vдер* fдер
3) Qу.р.= Vу.р.* Fу.р.
4) Vу.р=dz/dt
Подставим 2,3,4 в 1: Qт= Vдер*fдер+ Fу.р.* dz/dt (5)
Запишем I дифференциальное уравнение:
Рассмотрим систему «Деривационный водовод - уравнительный резервуар».
Пусть произошел сброс, тогда за время dt УВ повысился на dz.
Уравнение количества движения для деривации:
- m*dV = - P*dt (1)
|
|
|
Пусть m=ρ*f*L (2)
P=pf=ρ*g*dz*f (3)
dz=hw – z (4)
тогда: P =ρ*g*( hw – z)*f (5)
подставим все уравнения в (1):
- ρ*f*L* dV= - ρ*g*( hw – z)*f*dt (6)
II дифференциальное уравнение имеет вид:
Чтобы получить значения колебаний уровня в резервуаре необходимо совместно решить I и II дифференциальные уравнения
В общем виде они не интегрируются и получить в явном виде решение не удается, поэтому на практике используют приближенный численный метод решения в конечных разностях:
расход деривации, который устанавливается после изменения нагрузки
Предполагаем, что:
- скорость движения воды в деривации V остается постоянной за принятый интервал 
при определении 
;
- при определении 
УВ z не изменяется.
Принимаем интервал времени 
и подсчитываем постоянные величины уравнения:
Тогда уравнения будут иметь вид:
Далее применяются начальные и конечные расчетные условия.
Для случая сброса нагрузки:
- начальные условия – скорость в деривации V0 и УВ в резервуаре Z0, соответствующие расчетному расходу ГЭС Q0
- конечные – Q=0, V=0, z – статический уровень
Для случая наброса нагрузки:
- начальные условия – скорость начальная Vн и УВ Zн, соответствующие расчетному расходу перед включением последней турбины Qн
- конечные – полный расход ГЭС Q= Q0
Решение:
1.подставляем в (а) начальную скорость Vн и находим приращение УВ 
за первый интервал времени 
. Тогда УВ в резервуаре к концу первого интервала :
2.подставляем 
в (б) и определяем приращение скорости 
за тот же интервал времени. Тогда скорость к концу первого интервала:
3.повторяем решение для второго интервала времени, для третьего и т.д.
4. можно построить график колебаний УВ во времени z=f(t).
Дата добавления: 2018-05-30; просмотров: 1709; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!