Совершенствование конструкции водозаборного сооружения деривационной ГЭС для зимних условий эксплуатации

• Автор: Шипилов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.07, 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗИМНЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЕРИВАЦИОННЫХ ГЭС. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Температурный и ледовый (Ледотермический) режим горных рек
1.2 Способы борьбы с шуголедовыми затруднениями на гидроэлектростанциях
1.2.1 Уменьшение интенсивности ледяных образований или полное их предотвращение.
1.2.2 Аккумулирование подвижных ледообразовании выше водозаборных сооружений и на водопроводящем тракте
1.2.3 Беззажорная транспортировка подвижных ледообразований по водопроводящим трактам
1.2.4 Рациональный сброс льда и шуги в нижний бьеф сооружений гидроузла
1.3 Существующие конструкции водозаборных сооружений деривационных ГЭС, их преимущества и недостатки при эксплуатации в зимний период
1.3.1 Известные конструкции для транспорта льда и шуги в нижний бьеф водозаборного сооружения
1.4 Анализ данных эксплуатации деривационных гидроузлов в зимний период, и краткое описание современного состояния проблемы зимней эксплуатации гидротехнических сооружений
1.5 Цели и задачи исследований
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗИМНЕГО
ВОДОЗАБОРА ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ДЕРИВАЦИОННЫХ ГЭС
2.1 Описание исследуемой конструкции водозаборного сооружения
2.1 Характеристики расчетных моделей
2.1.1 Геометрия
2.1.2 Технические подробности
2.2 Результаты моделирования
2.2.1 Результаты моделирования подводящего русла совместно с водозаборным сооружением для деривационных ГЭС
2.2.2 Результаты моделирования промывного тракта водозаборного сооружения для деривационных ГЭС

2.2.3 Результаты моделирования промывного тракта водозаборного сооружения для деривационных ГЭС с уменьшенной высотой пониженного промежуточного бычка
2.2.4 Поисковый эксперимент по определению оптимальной высоты пониженного промежуточного бычка
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОДОЗАБОРА ПРИ ЗИМНЕМ РЕЖИМЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ
ДЕРИВАЦИОННОЙ ГЭС
3.1 Подготовка к проведению физического эксперимента
3.1.1 План эксперимента по изучению характеристик промывного тракта
3.1.2 План эксперимента по изучению характеристик дополнительного шугосбросного выреза
3.1.3 План эксперимента по изучению характеристик донной вставки с обратным уклоном, установленной в промывном тракте водозаборного сооружения для горных рек
3.2 Методика экспериментальных исследований
3.2.1 Масштаб модели
3.2.2 Методика моделирования шуги
3.2.3 Описание экспериментально установки
3.2.4 Измерительная аппаратура и точность измерений
3.2.5 Используемые материалы
3.3 Экспериментальные исследования элементов водозаборного сооружения для
деривационной ГЭС
3.3.1 Экспериментальное исследование пропускной способности промывного тракта ВСДГ в зимнем режиме эксплуатации
3.3.2 Экспериментальное исследование пропускной способности промывного тракта ВСДГ с уменьшенной высотой пониженного промежуточного бычка в зимнем режиме эксплуатации
3.3.3 Экспериментальное исследование характеристик дополнительного шутосбросного выреза
3.3.4 Экспериментальное исследование шугосбросного устройства водозаборного сооружения для горных рек
ГЛАВА 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ДЕРИВАЦИОННЫХ ГЭС
4.1 Анализ результатов исследования пропускной способности промывного тракта водозаборного сооружения для деривационной ГЭС в зимнем режиме эксплуатации
4.2 Анализ результатов моделирования водозаборного сооружения для горных рек
4.3 Рекомендации по проектированию шугосбросных элементов водозаборного
сооружения для деривационных ГЭС и водозаборного сооружения для горных рек
4.4 Рекомендации по эксплуатации водозаборного сооружения для деривационных ГЭС и
водозаборного сооружения для горных рек в зимний период
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А. Свидетельство о поверке измерительной вертушки ИСВ-
Приложение Б. Данные физического моделирования
Приложение В. Копия Акта внедрения в проект шугосбросного устройства водозаборного сооружения для горных рек

На рисунке 1.18 слева приведен снимок обледеневших сороудерживающих решеток водоприемника Угличской ГЭС, когда станция была выведена из строя на 17,5 часов [10]. Рисунок 1.18 справа, вид сороудерживающей решетки Волховской ГЭС №6 частично очищенной ото льда паром, обледенение сороудерживающих решеток зимой 1928-29 гг. привело к остановке станции более чем на 10 часов.
Рисунок 1.18 — Фотографии обледенения сороудерживающих решеток на Угличской ГЭС (слева) и на Волховской ГЭС №6 (справа)
Обмерзание сороудерживающих решеток на гидроэлектростанциях может происходить как на водозаборных, так и на напорно-станционных узлах. Обледенение вследствие переохлаждения потока бывает настолько сильным, что обмерзают не только сороудерживающие решетки, но и входная часть фланцевого соединения трубопроводов, например на рисунке 1.19 изображен внутриводный лед на стенках входа в турбинный водовод Чиликской ГЭС (Казахстан). Обмерзание стержней решеток здесь было настолько интенсивным, часть из них была убрана. Однако снятие сороудерживающих решеток привело к забивке кусковым льдом и плавающим мусором лопаток направляющего аппарата турбин. Проведение аналогичных мероприятий на Талгарской ГЭС (Казахстан) не привело к возникновению аварийных ситуаций [33].
Рисунок 1.19 - Внутриводный лед на стенках входа в турбинный водовод Чиликской ГЭС На сегодняшний день проблему обледенения сороудерживающих решеток можно считать практически решенной. Для борьбы с их обмерзанием применяют следующие мероприятия:
• подъем или снятие сороудерживающих решеток;
• механическое удаление льда с сороудерживающих решеток;