ВОДОПРИЕМНИКИ РУСЛОВЫХ И ПРИПЛОТИННЫХ ГЭС
РУСЛОВЫЕ ЗДАНИЯ СТАНЦИЙ
Водоприемная часть ГЭС руслового типа — одно целое со зданием. Затворы и решетки, размещаемые в водоприемнике открытого типа, обслуживаются обычно козловым или полукозловым краном и пространство над верхом бычков называется щитовым отделением (см. рис. 21-1). В суровых климатических условиях приходится переходить к закрытому типу водоприемника со щитовым помещением, внутри которого устанавливают мостовые краны (рис. 21-5).
В ВБ, перед водоприемной частью здания ГЭС, дно реки обычно расчищается (см. рис. 21-5). При слабых основаниях в этом месте находится горизонтальный понур. Если порог водоприемника находится значительно ниже естественных отметок дна реки, то они сопрягаются пологим откосом (как правило, не круче 1:3), который закрепляется бетонной плитой (см. рис. 21-15). При скальных и полускальных прочных породах откос может не закрепляться бетоном (рис. 21-15).
Водоприемник является жесткой коробчатой конструкцией, образуемой крайними бычками агрегатного блока, в поперечном направлении связанными внизу горизонтальной, общей со зданием, фундаментной плитой, а сверху вертикальными связями — в начале забраль- ной балкой и в конце — напорной стенкой (см. рис. 21-1). При значительных диаметрах турбин (от 5,0—6,0 м и более) посередине устраивается еще промежуточный бычок, разделяющий водозаборную часть на два равные отсека (рис. 21-6 и 21-5).
При еще больших диаметрах турбин иногда устраивается два про-межуточных бычка, делящих водоприемную часть на три отсека. В обоих случаях затворы, перекрывающие отсеки, должны иметь одинаковые размеры, желательно кратные 0,5 м. Заканчиваются бычки, как правило, под напорной стенкой (см. рис. 21-1 и 21-5). Толщина промежуточных бычков обычно 1,6—2,0 м. Концы этих бычков должны находиться не слишком близко к нижнему конусу, образующему отсасывающую трубу (см. рис. 21-5 — 21-7), иначе переток воды из отсека в отсек будет затруднен, что недопустимо.
В водоприемной части устраивается два-три паза. Если река сравнительно чистая, то первый по течению паз предназначается для ремонтного заграждения, следующий — для сороудерживающей решетки и последний, находящийся перед напорной стенкой, для аварийно-ремонтного затвора. При большой загрязненности реки в первом пазу устанавливается решетка, иначе ремонтное заграждение нельзя будет опустить, так как пазы его могут быть забиты топляками или последние создают препятствия для «посадки» затвора на место.
В современных условиях, особенно при скальных породах, когда развивать ширину здания нет необходимости, число пазов обычно сокращают до двух за счет совмещения паза ремонтного заграждения и решетки (см. рис. 21-5 и 21-1). Обычно в совмещенном пазу находится решетка. Для установки ремонтного заграждения решетку вынимают и на ее место опускают затвор.
За рубежом часто решетку делают наклонной (см. рис. 21-15) и выносят ее вперед, опирая верхнюю часть на забральную балку. Для очистки решетки при этом используется специальная сороочиститель- ная машина.
В отечественной практике, за исключением малых ГЭС, решетка почти всегда делается вертикальной. Очистка ее производится граблями (см. рис. 11-6) или чаще грейфером (см. рис. 21-1), который в раскрытом состоянии имеет значительные размеры. Поэтому между низовой гранью, или кромкой забральной балки и решеткой должно оставаться свободное пространство ширимой по течению не меиее 2—3 м.
Для перемещения грейфера в бычках устраивается небольшой паз шириной 25—30 см (см. рис. 21-5).
Забральная балка, вынесенная вперед, призвана воспринимать давление льда, в связи с чем толщина ее делается обычно не менее 1,5—2,0 м, и обеспечивать плавное направление потока воды в сторону турбинной камеры. Во избежание подныривания льда и плавающих тел под балку она заглубляется под УМО, по крайней мере, на 1,0— 1,5 м. (минимум на толщину льда). Часто забральная балка используется для частичного опирания мостовых переходов (см. рис. 21-1) или в качестве подкрановой балки козловых кранов, обслуживающих водоприемник.
В водоприемнике у напорной стенки предусматривается место для подвески аварийно-ремонтного затвора. Во избежание появления вакуумных зон у верха затвора во время маневрирования им в стенке устраиваются аэрационные отверстия. Для выравнивания давления на затвор при заполнении водой турбинной камеры устраивается обводная труба, называемая байпасом (см. рис. 21-1).
Желательно, чтобы аварийно-ремонтный затвор в подвешенном состоянии размещался в пределах напорной стенки, в противном случае на ней должны быть сделаны дополнительные устройства для закрепления затвора. При большой высоте затвор делится на 2—4 секции. Высотой секции, которую проносят краном, с учетом длины застройки (крепления) и выноса крюка, определяется высота козлового крана или места установки мостового крана щитового помещения, а следовательно, и высота последнего.
На многих ранее построенных ГЭС турбинный затвор обслуживался индивидуальными быстродействующими лебедками, устанавливаемыми на эстакаде, чтобы к ним могли быть подвешены затворы (см. рис. 21-5).
Верх бычков над водоприемной частью, где устраиваются незатоп- ляемые перекрытия щитового помещения или отделения, должен возвышаться над НПУ. Обычно этот запас составляет не менее 2—3 м, достигая на крупных установках 5 м и более. Общая высота водоприемной части от верха бычков до верха фундаментной плиты зависит главным образом от высоты сороудерживающей решетки, скорость воды на которой желательно ограничивать до 1,1 —1,3 м/с.
ПРИПЛОТИННЫЕ ЗДАНИЯ СТАНЦИЙ
Водоприемник приплотинных- ГЭС с бетонной плотиной размещается в пределах станционной части плотины и называется плотинным водоприемником. Если плотина каменно-земляная, то применяют другие типы водоприемников (см. гл. 12).
На большинстве ранее построенных крупных установок для каждого агрегата на лицевой грани станционной части плотины на одном уровне устраивалось по два прямоугольных водозаборных отверстия (рис. 21-8), которые затем плавно переходили в круглое сечение трубопровода.
На новейших крупных отечественных ГЭС — Богучанской (см. рис. 21-2) и Саяно-Шушенской (см. рис. 21-17), для каждого агрегата сделано по одному прямоугольному водозаборному отверстию, переходящему в круглый трубопровод, диаметром, соответственно 10 и 7,5 м (см. рис. 12-2). Решетка на этих ГЭС, а также на Красноярской ГЭС (см. рис. 12-7 и 21-9) вынесена наружу на лицевую грань плотины и очищается грейфером с консоли козлового крана. В массивном оголовке плотины устраивают пазы ремонтного заграждения и турбинного затвора. Вблизи от затвора предусматривается устройство аэрационных отверстий и байпаса. Турбинные затворы обслуживаются гидроподъемниками (см. рис. 21-2).
На приплотинных установках также иногда устраивают совмещенный паз для решетки и ремонтного заграждения, и общее число пазов уменьшается до двух (рис. 21-10). Перед очищаемой решеткой, так же как и на русловых ГЭС, должно быть оставлено свободное пространство для выполнения операций грейфером. Скорость воды на решетке, ввиду более свободных условий, рекомендуется ограничивать до 1,0—1,2 м/с.
За рубежом применяют иногда низкий водозабор с неочищаемыми решетками, скорость на которых не должна превышать 0,3—0,5 м/с. Решетки делают выносными, т. е. расположенными перед лицевой гранью плотинного водоприемника. Часто их делают так называемого корзиночного типа из железобетонных элементов (см. рис. 22-6). Выносные очищаемые решетки корзиночного типа применяют теперь и при высоком водозаборе, например на Саяно-Шушенской ГЭС (см. рис. 12-9).
При низком водозаборе достигается уменьшение длины турбинных трубопроводов довольно часто с одновременным обеспечением прямо-линейной или почти прямолинейной оси, т. е. без крутых поворотов (см. рис. 21-10). Это значительно уменьшает потери энергии. Однако существенным затруднением является устройство плоских турбинных затворов при большом напоре. Поэтому вместо плоских иногда устанавливают дисковые или шаровые затворы, если диаметр трубопроводов не превышает 4,0—5,0 м.
Верхняя кромка водоприемных отверстий должна быть заглублена под УМО не менее чем на 1,5—2,0 м во избежание засасывания в трубопроводы льдин и плавающих тел. Иногда водозабор осуществляют на промежуточном уровне (ем. рис. 21-2), для которого смягчаются недостатки обоих предыдущих вариантов. Обоснованный выбор варианта делается на основании технико-экономических сопоставлений.