Водоприемник и способ монтажа его механического оборудования

 

Изобретение относится к гидротехнике. Целью изобретения является обеспечение селективного забора воды из поверхностных слоев водохранилища и производство монтажа механического оборудования водоприемника в условиях действующего гидротехнического сооружения. Водоприемник включает плотину (ПЛ 1 с размещенными в ней отводящими водоводами (В) 2 и водопереливное устройство (ВП). Последнее выполнено в виде наклонных водосливных фронтальных стенок (ФС), с помощью шарниров (Ш) 5 прикрепленных нижними кромками к (П) 1 под (В) 2, понтонов (П) 10, к которым присоединены верхние кромки ФС, и снабжено наклонными боковыми водосливными стенками (БС), размещенными перпендикулярно к ПЛ 1 и прикрепленными к ней нижними кромками через сквозные колонны (К) с помощью шарниров (Ш), и П 10, к которым прикреплены верхние кромки БС. Промежуточные ФС выполнены в виде прямоугольников, а крайние ФС и БС - в виде прямоугольных трапеций, сопрягающихся между собой наклонными сторонами, причем ФС и БС выполнены со стойками (С), расположенными в их плоскостях, прикреплены к П 10 с помощью шарниров и оснащены подвижными шторными затворами, установленными с возможностью их фиксации при помощи перфорированных реек, прикрепленных к ФС и БС, и стопоров, закрепленных на П 10. Способ монтажа механического оборудования включает присоединение ВП к нижним частям колонн (К) 15 и установку К 15 перед В 2. ВП выполняют из отделных секций по длине его водосливного фронта, присоединяют нижние части этих секций к крепежным узлам К 15, затем проводят наращивание К 15 сверху, опуская секции, а после опускания их в проектное положение закрепляют К и П 1 анкерами в пределах высоты призмы сработки водохранилища. 2 с. п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к водоприемникам электростанций, к устройствам для забора воды из поверхностных слоев водохранилища.

Известны водоприемники для забора воды из поверхностных слоев водохранилища, включающие плотину с водоводом и водопереливное устройство, установленное перед входным отверстием водовода и состоящее из вертикальных опорных элементов, размещенных по обе стороны от входного отверстия, и прикрепленных верхней частью к плотине, экрана, шарнирно прикрепленного к нижним концам опорных элементов, поплавка, прикрепленного тягами к кромке экрана, фиксирующего его на заданной глубине, натяжных устройств с гибкими тягами, установленных на гребне плотины. Вертикальные опорные элементы выполнены Г-образными, причем верхние ригели опорных элементов оперты на гребень плотины посредством катковых опор, и к ригелям подсоединены гибкие тяги [1] Недостатком этой конструкции является крепление верхней кромки экрана к поплавку с помощью тяг, способных работать только на растяжение, и не способных фиксировать верхнюю кромку экрана в проектном положении при внешней нагрузке на экран от перепада воды (достигающей 200-250 кг/м², как, например, на водоприемнике Красноярской ГЭС). Эта нагрузка стремится развернуть экран в направлении потока воды относительно нижнего шарнира.

К недостаткам этой конструкции относится также отсутствие решений по перекрытию потока воды с торцов водопереливного устройства и по регулированию высоты водопропускного отверстия, что не позволяет с помощью данного приемника, осуществлять селективный забор воды из поверхностных слоев водохранилища. Кроме того, недостатком является и наличие тяг по гребню плотины, препятствующих перемещению по гребню плотины подъемно-транспортных средств, например козловых кранов. Монтаж этого устройства в условиях уже эксплуатируемого сооружения невозможен.

Наиболее близким техническим решением-прототипом к изобретению является водоприемник, включающий водопереливную стенку с поплавками, установленную перед водоприемным отверстием плотины и прикрепленную шарнирно посредством соединительных элементов к напорной грани плотины, ниже водоприемного отверстия, каждый соединительный элемент выполнен в виде тяги, причем водопереливная стенка прикреплена к одному ее концу, а другой конец прикреплен к напорной грани плотины выше уровня воды верхнего бьефа [2] Прототип [2] обладает тем же недостатками, что и ближайший аналог [1] за исключением того, что в его состав не входят тяги по гребню плотины. В условиях уже действующего гидроузла монтаж механического оборудования этой конструкции водоприемника может быть выполнен только с помощью водолазных работ, что усложняет монтаж, приводит к его резкому подорожанию.

Целью изобретения является обеспечение селективного забора воды из поверхностных слоев водохранилища и производство монтажа механического оборудования водоприемника в условиях уже действующего гидросооружения путем снижения объема водолазных работ.

С этой целью верхние концы стоек каждой фронтальной водопереливной стенки закреплены шарнирно к днищам понтонов, с образованием водопропускных отверстий между днищами понтонов и верхними водопереливными кромками стенок, водоприемник снабжен дополнительно боковым водопереливными стенками, также аналогично фронтальным закрепленными шарнирно к днищам понтонов, а верхние части фронтальных и боковых водопереливных стенок оснащены подвижными шторами с возможностью фиксации их положения при помощи перфорированных реек и стопоров, закрепленных на понтонах, при этом масса и водоизмещение понтонов соответствует массе фронтальных и боковых водопереливных стенок и всех гидравлических и волновых нагрузок, действующих на них в процессе эксплуатации гидросооружения.

С целью обеспечения плотности сопряжения боковых стенок с примыкающими к ним фронтальными стенками каждя боковая стенка и примыкающая к ней фронтальная выполняются в виде прямоугольных трапеций, сопрягающихся между собой наклонными сторонами с возможностью скольжения кромки одной стенки по плоскости другой при изменениях угла наклона стенок.

Способ монтажа механического оборудования водоприемника, включающий монтаж водопереливного устройства, отличается тем, что с целью производства монтажа в условиях уже действующего гидросооружения путем снижения объема водолазных работ, монтаж водопереливного устройства производится отдельными блоками-секциями, включающими балконы, к которым шарнирно крепят нижние кромки водопереливных стенок, колонны и полуколонны, причем наращивание колонн и полуколонн по высоте производят посекционно и закрепляют их к плотине с помощью анкеров, в пределах высоты призмы сработки водохранилища.

На фиг.1 изображен водоприемник, план; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 разрез Г-Г на фиг. 2; на фиг.6 разрез Д-Д на фиг.4; на фиг.7 разрез Е-Е на фиг.2; на фиг.8 разрез Ж-Ж на фиг.3; на фиг.9 разрез З-З на фиг.1; на фиг.10 узел I на фиг.3; на фиг.11 вид по стрелке А на фиг.10; на фиг.12 разрез И-И на фиг.10; на фиг.13 разрез К-К на фиг.10; на фиг.14 разрез Л-Л на фиг.10.

Водоприемник включает плотину 1, водоводы 2, фронтальные водопереливные поворотные стенки 3 и 6, шарнирно прикрепленные к балкону 4 с помощью шарниров 5, боковые водопереливные поворотные стенки 7, шарнирно прикрепленные к сквозным колоннам 8 с помощью шарниров 9, понтоны 10, одновременно выполняющие роль запани, шарниры 11, с помощью которых верхние концы стоек 30 стенок крепятся к понтонам, полуколонны 12 обтекаемого профиля, крепящиеся к бетону бычков с помощью анкеров 13, анкеров 14, служащих для прикрепления сквозных колонн 8 к бетону, сквозных колонн фронтальных поворотных стенок 15, анкеров 16, служащих для прикрепления сквозных колонн 15 к бетону, водопропускных отверстий (см. фиг.10 и 12) с вставленными в них грубыми решетками 18, предназначенным для защиты водоприемника от попадания мусора и плавающих тел, магистраль 19 сжатого воздуха для отпугивания рыбы 19, подвижную штору 20, перемещающуюся в направляющих 21 с помощью лебедки 22, каната 23 и отводных блоков 24, перфорированных реек для фиксирования положения шторы 25, стопоров 26, переливные поворотные стенки 6 и 7 и 3, включают также стальную обшивку 27, подкрепляемую балочной клеткой 28 и фермами 29.

Водоприемник работает следующим образом. Втекающая в водоводы 2 вода через отверстия 17 будет создавать перепад, при этом верхние концы стоек 30 водопереливных поворотных стенок 3, 6 и 7 будут стремиться благодаря этому перепаду приподнять понтоны 10. Придавая понтону необходимую массу, например выполнив его из железобетона, подъемное усилие можно будет гасить массой понтона. Это оказывается возможным благодаря непосредственному креплению верхних концов стоек 30 поворотных стенок к понтону (тяга отсутствует). Выбор достаточного водоизмещения понтона позволит воспринимать гидравлические и волновые нагрузки, действующие на переливные стенки в обратном действию перепада направлении, а также массу стенки.

При изменении уровня водохранилища происходит поворот переливных стенок, причем поворот стенок сопровождается изменением размера а (см. фиг.9), при этом кромка стенки 7 скользит по обшивке стенки 6.

Стык между стенками 6 и 7 в плане выполняется под углом 45^о, благодаря чему все точки, расположенные на одном уровне на сопрягающихся кромках стенок при повороте будут подниматься или опускаться на одну и ту же величину, не препятствуя друг другу.

Для возможности свободного подвода воды с торцов крайние колонны выполняются сквозной конструкции из обтекаемых элементов, например из труб.

Для предохранения рыбы от попадания в водоприемник стенки могут быть оборудованы приспособлениями, например магистралями, стравливающими сжатый воздух для их отпугивания.

Наличие подвижной шторы 20, перемещение которой в направляющих 21 производится лебедкой 22, позволяет регулировать высоту водопропускного отверстия в процессе эксплуатации водоприемника, фиксация положения подвижной шторы осуществляется с помощью перфорированных реек 25 и стопоров 26, крепящихся к понтону 10. Этим обеспечивается селективный забор воды из поверхностных слоев водохранилища.

Монтаж оборудования водоприемника на действующей ГЭС необходим, например, в случае, если этот водоприемник должен обеспечивать селективный забор воды из поверхностных слоев водохранилища.

Согласно изобретению, монтаж конструкций в условиях уже эксплуатирующегося сооружения предусматривается производить отдельными блоками. В состав каждого фронтального блока входит балкон 4, две полуколонны 12 или для крайних блоков полуколонны 12 и колонна 15 и переливная стенка 3. Причем, учитывая достаточно большую высоту сооружения, наращивание полуколонн по высоте может производиться посекционно и затем их закрепление к бетонному массиву с помощью анкеров 13 и 14. Для исключения водолазных работ крепление колонн осуществляется в пределах высоты призмы сработки водохранилища. Аналогично осуществляется монтаж боковых стенок, предварительно крепящихся к колоннам 8.

Формула изобретения

1. Водоприемник, включающий плотину с размещенными в ней водоводами и водопереливное устройство, выполненное в виде наклонных водосливных фронтальных стенок, шарнирно прикрепленных нижними кромками к плотине под водоводами, и понтонов, к которым присоединены верхние кромки водосливных стенок, отличающийся тем, что водопереливное устройство снабжено наклонными боковыми водосливными стенками, размещенными перпендикулярно плотине и шарнирно прикрепленными к ней нижними кромками, и понтонами, к которым прикреплены верхние кромки боковых водосливных стенок, крайние фронтальные стенки и боковые стенки выполнены в виде прямоугольных трапеций, сопрягающихся между собой наклонными сторонами, а промежуточные фронтальные стенки - в виде прямоугольников, причем все водосливные стенки выполнены со стойками, расположенными в их плоскостях, посредством которых стенки шарнирно присоединены к понтонам, и с подвижными шторными затворами, установленными между понтонами и верхними кромками стенок с возможностью фиксации затворов посредством перфорированных реек, прикрепленных к водосливным стенкам, и стопоров, закрепленных на понтонах.

2. Способ монтажа механического оборудования водоприемника, включающий присоединение водопереливного устройства к нижним частям колонн и установку колонн перед отводящими водоводами плотины, отличающийся тем, что водопереливное устройство выполняют из отдельных секций по длине его водосливного фронта, присоединяют нижние части секций к крепежным узлам колонн, затем производят наращивание колонн сверху, опуская секции, а после опускания их в проектное положение прикрепляют колонны к плотине анкерами в пределах высоты призмы сработки водохранилища.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14