КОЛЕБАНИЯ МАСС ВОДЫ В СИСТЕМЕ ВОДОХРАНИЛИЩЕ — ДЕРИВАЦИЯ — УРАВНИТЕЛЬНЫЙ РЕЗЕРВУАР
При наличии уравнительного резервуара изменение нагрузки ГЭС вызывает колебания водных масс в напорной деривации и в резервуаре. При сбросе всей нагрузки ГЭС движение воды в трубопроводе прекращается, а в напорной деривации движение по инерции будет продолжаться некоторое время. Вода, вливающаяся в уравнительный резервуар, вызовет повышение в нем уровня, вследствие чего скорость течения воды в деривации будет замедляться. Когда уровень в резервуаре сравняется с уровнем в водоеме, движение воды в деривации будет еще некоторое время продолжаться по инерции. Наполнение уравнительного резервуара произойдет до определенного наивысшего уровня, при котором движение потока в напорном водоводе к резервуару прекращается. После этого вода начнет двигаться в обратном направлении — от уравнительного резервуара к водоприемным сооружениям, и уровень в резервуаре будет понижаться. В системе «напорная деривация — уравнительный резервуар» возникнут колебания, которые затухают вследствие потери энергии на трение. В конечном итоге в резервуаре установится гидростатический уровень (рис. 16-3, линия 2).
При внезапном увеличении нагрузки расход, потребляемый турбинами, увеличится, уровень воды в уравнительном резервуаре начнет понижаться, скорость воды в напорной деривации станет возрастать и в резервуаре возникнут колебания изображенные на рис. 16-3, линия 8. При этом сначала наступит понижение уровня, затем повышение и т. д.
Чтобы получить значения колебаний уровня в резервуаре и выяснить характер их затухания, нужно совместно решить уравнения (16-Г) — (16-4). Сделать это можно при помощи счетнорешающих машин. Важные теоретические и практические выводы можно получить в результате совместного решения двух.основных уравнений— неустановившегося движения (16-1) и неразрывности (16-2). Решить эти уравнения можно численным или графическим интегрированием. Для ручного счета наиболее удобен графический метод интегрирования А. Шоклича,. который предложил принять малые промежутки Д/ = 5—10 с, считать скорость v постоянной в течение At и изменяющейся скачком на границе принятых в расчете промежутков времени At. Имеется большое число эмпирических и полуэмпирических формул, которые позволяют определить преимущественно только крайние уровни воды в резервуаре ггаах и Zinin 0 = 4, с. 291—301.
Гидравлический расчет уравнительных резервуаров производится в настоящее время преимущественно на ЭВМ. В расчетах учитываются не только гидравлические, но и механические, и электромеханические процессы на ГЭС и в энергосистемах.
Соответствующие программы имеются во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидротехники имени Б. Е. Веденеева (ВНИИГ), в Московском инженерно-строительном институте имени В. В. Куйбышева (МИСИ) и в ряде других институтов и проектных организаций. В Ленинградском политехническом институте имени М. И. Калинина (ЛПИ) разработана программа совместного учета колебаний уровня воды в уравнительном резервуаре и изменения давления в турбинном трубопроводе и напорном деривационном туннеле при гидравлическом ударе. Как известно, гидравлический удар распространяется и на деривационный туннель, если применен резервуар с сопротивлением (рис. 16-1, тип III) или сечение резервуара не обеспечивает полного отражения волны удара. В ЛПИ для учебных целей разработана также программа расчета колебаний уровня в резервуаре на аналоговых ЭВМ с демонстрацией процесса колебания. Этот процесс можно наблюдать зрительно, а по полученной записи можно опре-делить максимальный и минимальный уровни в резервуаре и число минут tm (см. рис, 16-3), по истечении которых достигаются zmax и