Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Методы борьбы с кавитационной эрозией элементов водосбросных сооружений

Существует несколько методов борьбы с опасной кавитационной эрозией элементов водосбросных сооружений.

Недопущение кавитации или допущение ее в начальной стадии. Водосбросное сооружение проектируют с условием, чтобы вообще не было кавитации. В этом случае должно быть выполнено условие:


Опытные значения Ккр для различных обтекаемых потоком элементов приведены в [77]. Для некоторых случаев значения Ккр приведены ниже.

Значения Ккр для некоторых типов гасителей энергии и расщепителей потока приведены на рисунке 4.25. При использовании приведенных значений (кр в формуле (4.12) надо в общем случае принимать:




Подвод воздуха или воды в области вакуума. При подводе воздуха в области кавитации кавитационная эрозия может быть значительно уменьшена или полностью устранена. При наличии в потоке воздуха повышаются и значения пороговых скоростей (см. рис. 4.24).


Подвод воздуха в камеры глубинных затворов широко применяют как для борьбы с кавитационной эрозией, так и для обеспечения устойчивого безнапорного режима за затвором.

НИС Гидропроекта разработана и осуществлена на Нурекском гидроузле конструкция водосброса со ступенчатой водосливной гранью [21]. За порожками ступеней образуются зоны вакуума, в которые засасывается воздух по трубам. При этом содержание воздуха в пристенном слое составляет не менее 7...8 %, что должно обеспечить отсутствие кавитационной эрозии. Подвод воздуха или воды в области вакуума показан на рисунке 4.29.


На водосливных гранях плотины для предотвращения кавитационной эрозии можно устанавливать трамплины-аэраторы (см. рис. 4.29, б). Такие аэраторы были испытаны на плотине Братской ГЭС и дали положительные результаты (см. Экспресс-информацию «Строительство гидростанций», № 9, 1969); они применены на ряде сооружений (водосбросах Усть- Илимского и Токтогульского гидроузлов и др.).

Недостаток конструкций гасителей энергии и растекателей с подводом воздуха в области вакуума (см. рис. 4.29, в) — их некоторое усложнение по сравнению с конструкциями без воздуховодов; возможно и частичное засорение труб.

Лабораторные опыты показали [77], что эффективным средством улучшения кавитационных характеристик гасителей энергии может быть подвод воды в области вакуума из области с более высокими давлениями (см. рис. 4.29,г).

Применение относительно кавитационно-стойких материалов. К относительно кавитационно-стойким материалам можно отнести бетон гидротехнический высоких марок, цементные растворы, торкрет-бетон и др.

По данным испытаний ВНИИГ образцов различных материалов в камере Вентури при скорости 30 м/с были получены следующие коэффициенты относительной кавитационной стойкости п [77].


Стальные облицовки и полимерные покрытия существенно повышают кавитационную стойкость обтекаемой поверхности сооружения, однако они дороги. Полимерные покрытия целесообразно применять в сочетании с другими противокавитационными мероприятиями и для ремонтных целей (в том числе для заделки различных раковин и других дефектов производства работ). Рекомендации по проектированию полимерных покрытий даны в [91].

В последнее время разрабатываются методы прогнозирования кавитационной эрозии элементов водосбросов, причем характеристики материала обтекаемой потоком поверхности предлагается выбирать с учетом продолжительности межремонтного периода и технико-экономического сопоставления вариантов (см. «Известия ВНИИГ».— Л., т. 162, 1983).

Гидротехнические сооружения/Н.П. Розанов, Я.В. Бочкарев, В.С. Лапшенков и др.; Под ред. Н.П. Розанова. — М.: Агропромиздат, 1985. — 432 с.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики