В книге на основании отечественного и зарубежного опыта проектирования, исследования, монтажа и эксплуатации анализируются различные типы высоконапорных глубинных затворов; изложены основные требования, предъявляемые к затворам; описаны разнообразные компоновки механического оборудования, даны рекомендации по выбору, монтажу и эксплуатации затворов; приводятся основные тенденции в развитии затворостроения. Книга рассчитана на специалистов, занятых проектированием, изготовлением, монтажом и эксплуатацией механического оборудования гидроэлектростанций, а также может быть полезна студентам соответствующих специальностей.

Предисловие

Глава первая. Гидравлические условия работы глубинных затворов и основные требования к ним
1. Классификация глубинных водоводов
2. Классификация глубинных затворов
3. Влияние гидравлических условий на работу глубинных затворов
а) Гидравлический режим
б) Подвод воздуха
4. Требования к высоконапорным глубинным затворам

Глава вторая. Материалы
1. Основные характеристики стали
2. Присадочные материалы
3. Неметаллические материалы

Глава третья. Размещение глубинных затворов на водоводах и опыт их эксплуатации
1. Размещение глубинных затворов на Бухтарминской ГЭС
2. Размещение глубинных затворов на Братской ГЭС
3. Размещение глубинных затворов на Красноярской ГЭС
4. Размещение глубинных затворов на Усть-Илнмской ГЭС
5. Размещение глубинных затворов на Саяно-Шушенской ГЭС
6. Размещение глубинных затворов на Чарвакской ГЭС
7. Размещение глубинных затворов на Нурекской ГЭС
8. Размещение глубинных затворов на Ингурской ГЭС
9. Особенности размещения механического оборудования на гидросооружениях, расположенных в северных районах
10. Размещение глубинных затворов на зарубежных гидроэлектростанциях
11. Размещение глубинных затворов в водопроводных галереях шлюзов

Глава четвертая. Плоские и сегментные глубинные затворы
1. Общие сведения
2. Скользящие затворы
3. Колесные затворы
4. Гусеничные затворы
5. Сегментные глубинные затворы
6. Уплотняющие устройства для затворов

Глава пятая. Затворы на напорных трубопроводах и водосбросах круглого сечения
1. Общие сведения
2. Дисковые затворы
3. Шаровые затворы
4. Игольчатые затворы
5. Конусные затворы
6. Игольчатый конусно-струйный затвор
7. Вихревая водосбросная система

Выводы
Список литературы

Предисловие

Строительство высоконапорных гидроэлектростанций настоятельно требует применения затворов, способных пропускать большие расходы воды. Созданию таких затворов как в СССР, так и за рубежом уделяется большое внимание. Так, на VIII Конгрессе МАГИ (Канада, 1959 г.) из 84 докладов 30 были посвящены исследованиям затворов. В СССР на первом всесоюзном совещании по высоконапорным глубинным затворам (Ташкент, 1969 г.) было представлено 38 докладов и сообщений проектных, научно-исследовательских, учебных и строительно-монтажных организаций.

Напор на современных гидроэлектростанциях достигает 300 м при значительных пропускаемых расходах воды и, следовательно, ведет к большим сечениям глубинных водосбросов. Глубинные высоконапорные затворы оказывают существенное влияние на выбор как конструкций и компоновки сооружений, так и способов пропуска расходов воды в период строительства и эксплуатации.

Проектирование, изготовление и монтаж высоконапорных затворов водосбросных отверстий таких гидроэлектростанций, как Саяно-Шушенской, Усть-Илимской, Ингурской, Рогунской и др., представляют исключительно сложную и в значительной мере уникальную задачу. Увеличение напоров (100 м и выше) повысило нагрузки па затворы до 100 000—150 000 кН.

Для создания затворов на Красноярской, Усть-Илимской, Нурекской, Чарвакской и Токтогульской ГЭС были выполнены значительные объемы проектных расчетно-аналитических и экспериментально-исследовательских работ СКВ «Мосгидросталь» и «Ленгидросталь», «Запорожгидросталь» Всесоюзного треста Гидромонтаж, а также Гидропроектом имени С.Я. Жука и ВНИИГ имени Б.В. Веденеева. Были получены данные для расчета несущей конструкции затворов на динамические нагрузки, созданы уплотнения, опоры скольжения и катания для плоских затворов и опорные шарниры для сегментных регулирующих затворов. Проанализирована кинематика сегментных затворов с эксцентриковыми опорами, экспериментально определены коэффициенты сопротивления при скольжении разных типов уплотнений и решены вопросы проектирования, изготовления и монтажа высоконапорных затворов только до 120 м, а для Ингурской ГЭС исследованы, изготовлены и смонтированы плоские затворы водосбросных отверстий, предназначенные для работы при напоре до 180 м.

За рубежом для перекрытия сравнительно небольших отверстий (диаметром до 3,0 м), как правило, применяют конусные и игольчатые затворы — в качестве регулирующих; дисковые и шаровые — в качестве аварийных. Наиболее распространенными основными затворами являются большегабаритные (площадь сечения более 20 м²) плоские и сегментные затворы, работающие при напорах до 120 м.

Создание затворов, рассчитанных на напор 200 м и более, позволит сократить объем строительных работ и механического оборудования, что в свою очередь приведет к отказу от устройства ступенчатого сброса расходов.

Высокие напоры предъявляют особые требования к расположению глубинного затвора в сооружении, гидравлическим условиям, системе уплотнений, конструкции, условиям аэрации (с целью предупреждения возникновения кавитации и вибрации), а также к материалам, технологии изготовления, точности монтажа и условиям эксплуатации.

Особенно возрастают эти требования для затворов, работающих при частичных открытиях отверстия для регулирования пропуска расходов воды. Для решения этих сложных вопросов необходимо проведение целого комплекса исследовательских работ для каждого гидроузла. Поскольку глубинный затвор по условиям работы должен изготовляться с допусками, принятыми в машиностроении, заводы должны быть оснащены современным оборудованием, в том числе крупногабаритными печами для отжига, карусельными станками диаметром до 20 м, строгальными станками ходом до 12 м, уникальными токарными и фрезерными станками, обеспечивающими повышенную точность обработки. Как конструкция, так и технология изготовления высокопапорных затворов должны совершенствоваться в направлении надежности.

Переход в десятой пятилетке к строительству все более крупных гидроузлов, зачастую расположенных в сложных и суровых природных условиях, повышение напоров и расходов воды, требуют повышения качества проектирования, исследования, изготовления и монтажа как глубинных затворов, так и всего механического оборудования, металлических и железобетонных конструкций, связанных с работой водосбросных сооружений.

В Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы, принятых на XXV съезде КПСС, записано, что для успешного решения задач десятой пятилетки необходимо «обеспечить всемерный рост эффективности общественного производства, улучшить качество продукции, усилить режим экономии в народном хозяйстве».

В настоящей книге на основании отечественного и зарубежного опыта проектирования, исследования, монтажа и эксплуатации анализируются различные типы высоконапорных затворов, изложены требования к конструкциям, даны рекомендации по выбору оборудования, указаны дальнейшие пути совершенствования затворов.

Материалом для книги послужили проектные данные, результаты лабораторных и натурных испытаний затворов водосбросных и водопропускных сооружений, выполненных СКВ «Мосгидросталь», «Ленгидросталь» Всесоюзного треста Гидромонтаж, институтами Гидропроект имени С.Я. Жука и ВНИИГ имени Б.Е. Веденеева, а также личный опыт автора.

Автор выражает благодарность канд. техн. наук Г.С. Дубинскому за ряд полезных замечаний, сделанных им при просмотре рукописи.