РЕЗЕРВУАР С СИЛОВЫМ ЗАМЫКАНИЕМ
TANK WITH FORCED CLOSURE

Данное изобретение относится к устройству для отведения технической воды, в частности охлаждающей воды энергетической установки, в водосборный колодец.
В электростанциях, охлаждаемых пресной водой, техническую воду отводят по эксплуатационным соображениям через резервуар с силовым замыканием в водосборный колодец. Под водосборным колодцем понимают водоем со стоячей или проточной водой, в который отводят техническую воду.
Из публикации GB 699491 А известно регулировочное устройство, которое применяется в качестве байпасного устройства в гидроэлектростанции. Посредством предложенного регулировочного устройства можно регулировать постоянный уровень технической воды при изменяющихся количествах подаваемой в резервуар с силовым замыканием технической воды. Для этого дроссельный элемент соединен на одной оси с поплавком, находящимся на уровне технической воды, поэтому дроссельный элемент открывается, когда уровень технической воды растет, а техническая вода отводится с силовым замыканием в водосборный колодец. Тем не менее, для быстрого выравнивания уровня технической воды только одним дроссельным элементом, этот процесс является слишком инертным. В зависимости от типа электростанции расход пропускаемой технической воды через резервуар с силовым замыканием составляет в зависимости от допустимого интервала нагревания технической воды почти от 5 до 10 м в секунду. Кроме того, регулировочное устройство не может компенсировать колебания количества подаваемой технической воды, чтобы предотвращать колебания уровня воды водосборного колодца. Колебания уровня воды водосборного колодца могут быть проблематичными для эксплуатации с силовым замыканием резервуара с силовым замыканием. В частности, колебания происходят вследствие того, что подачу воды в резервуар с силовым замыканием производят регулируемыми насосами или несколькими насосами.
Сильным колебаниям уровня технической воды можно противостоять посредством обеспечения водосливных порогов. Для этого резервуар с силовым замыканием содержит, по существу, резервуар для воды с порогом, через который техническую воду подают в водосборный колодец. Отвод технической воды в водосборный колодец происходит только тогда, когда уровень воды превышает высоту порога. В зависимости от колебаний уровня воды водосборного колодца текущая через порог техническая вода падает на несколько метров в глубину для смешивания с водой водосборного колодца. Порог может быть выполнен в виде линейного порога или, например, верхней кромкой вертикально расположенного от дна резервуара для воды цилиндра для самотека воды, как это описано, например, в публикации DE 3103306.
Описанный в публикации DE 3103306 цилиндр для самотека воды служит для отвода сточных вод, например, из энергетической установки, через резервуар с силовым замыканием в поверхностный водоем. При этом в цилиндре для самотека воды предусмотрены несколько вертикально направленных направляющих щитков, повышающих ввод воздуха в техническую воду, поэтому отводимая техническая вода обогащена кислородом.
Даже если и не предусмотрено никаких мероприятий для подачи воздуха в техническую воду, при падении воды в глубину происходит большой ввод воздуха, приводящий в зависимости от качества воды к более или менее сильному образованию пены. Этот ввод воздуха или образование пены, как правило, не приветствуется как со стороны официальных властей, так и соседей по участку.
При специфических обстоятельствах также существует опасность образования постоянной пены, которая может приводить, кроме того, к значительному причинению вреда при эксплуатации.
Поэтому во время пусконаладочных мероприятий резервуара с силовым замыканием, как правило, проверяют опытным путем и осуществляют испытания мероприятий, служащих для уменьшения ввода воздуха или образования пены. Такие мероприятия могут содержать, в частности, временные перекрытия, подведение химикалий или деаэрационные системы или системы труб. В частности, последние могут способствовать чрезмерным дополнительным расходам. Также с этой целью можно возвращаться к внутренним устройствам, основывающимся на различных принципах.
Для уменьшения образования пены в публикации ЕР 693094 предложен цилиндр для самотека воды. В соответствии с ним, предотвращение образования пены должно происходить посредством того, что выходное отверстие цилиндра для самотека воды расположено ниже уровня жидкости водосборного колодца и, кроме того, в цилиндре для самотека воды предусмотрены в качестве гидравлического сопротивления расположенные по горизонтали экраны. Однако при этом такие внутренние устройства можно оптимизировать только для определенных участков уровня воды. Неподвижные внутренние устройства создают риск сбоев при колеблющихся количествах подаваемой технической воды. Кроме того, для резервуаров с силовым замыканием с различными внутренними устройствами требуется, в частности, сравнительно несколько большая конструктивная площадь.
При применении цилиндра для самотека воды существует, кроме того, опасность образования водоворотов, вызываемых вращением проникающей в цилиндр для самотека воды. Вращение приводит, как правило, к завихрениям в текущей воде, которые в свою очередь снова приводят к повышенному вводу воздуха.
Поэтому задача предложенного изобретения состоит в создании резервуара с силовым замыканием, с помощью которого обеспечивается эксплуатация с силовым замыканием при одновременно минимальным образованием пены даже при колеблющихся количествах подаваемой технической воды.
Эта задача решается посредством устройства для отведения технической воды в водосборный колодец согласно пункту 1 формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения содержат предпочтительные варианты осуществления соответствующего изобретению устройства.
Согласно изобретению устройство для отведения технической воды в водосборный колодец содержит резервуар с силовым замыканием с цилиндром для самотека воды, который имеет впускное отверстие и выпускное отверстие. При этом впускное отверстие образует водосливной порог. В соответствующем изобретению устройстве внутри цилиндра для самотека воды имеется соединенный с поплавком посредством направляющего штока дроссельный элемент. Устройство может быть выполнено, в частности, для отведения охлаждающей воды энергетической установки. Кроме того, между резервуаром с силовым замыканием и цилиндром для самотека воды расположены вертикальные щитки, демпфирующие закручивание воды.
При этом изобретатель исходит из идеи использовать преимущества устройства резервуара с силовым замыканием компактной конфигурации и, кроме того, приспособить устройство к относительно постоянным и сильно колеблющимся количествам подаваемой технической воды. Для этого в резервуаре с силовым замыканием предусмотрен цилиндр для самотека воды, который имеет регулируемое выпускное дросселирующее устройство.
При эксплуатации дроссельный элемент выпускного дросселирующего устройства приводится в действие поплавком посредством направляющего штока. Регулируемое выпускное дросселирующее устройство выравнивает, с одной стороны, колеблющиеся потоки массы воды в подводе, а также колеблющийся уровень воды в водосборном колодце. При прибывающем потоке масс воды в подводе поплавок, словно буй, создает натяжение и приводит в действие посредством направляющего штока дроссельный элемент, отводящий с силовым замыканием воду в водосборный колодец. При убывающем потоке масс воды в подводе уровень воды опускается также в резервуаре с силовым замыканием, и дроссельный элемент дросселируется или закрывается посредством поплавка. При поднимающемся или опускающемся уровне воды в водосборном колодце выпускное дросселирующее устройство функционирует аналогично. Таким образом, соответствующее изобретению устройство для отведения технической воды в водосборный колодец обеспечивает с силовым замыканием эксплуатацию для очень большой пропускной способности изменяющихся потоков масс технической воды. Вследствие этого также предотвращается образование пены при сильно колеблющихся количествах подаваемой технической воды при вводе воздуха.
Кроме того, между резервуаром с силовым замыканием и цилиндром для самотека воды расположены несколько вертикальных щитков, демпфирующих закручивание воды. Щитки, демпфирующие закручивание, или также пластины, демпфирующие закручивание, уменьшают закручивание текущей охлаждающей воды, а вследствие этого в значительной степени предотвращают образование водоворотов в цилиндре для самотека воды. Для этого по окружности цилиндра для самотека воды могут быть предусмотрены несколько щитков, демпфирующих закручивание. Щитки, демпфирующие закручивание, предназначены противодействовать закручиванию при поступлении воды в цилиндр для самотека воды.
Для противодействия ввода воздуха, а вместе с ним, - образованию пены, на участке впускного отверстия цилиндра для самотека воды альтернативно щиткам, демпфирующим закручивание, может быть предусмотрен также гасящий закручивание элемент, в частности, крестовина, демпфирующая закручивание.
По сравнению с резервуаром с силовым замыканием с линейным порогом соответствующий изобретению резервуар с силовым замыканием требует гораздо меньше застраиваемой площади. Перестроенное помещение может быть меньше, примерно, на 40% по сравнению с резервуарами с силовым замыканием с линейным порогом. По сравнению с резервуаром с силовым замыканием с внутренними устройствами соответствующее изобретению устройство позволяет избежать затратоемких строительных мероприятий.
Резервуар с силовым замыканием может быть выполнен таким образом, что дополнительное оснащение соответствующим изобретению устройством для отведения технической воды в водосборный колодец можно осуществлять в рамках модернизации при дальнейшей эксплуатации энергетической установки, если в фазе планирования или к началу строительства имеет место неясность в отношении объема транспортируемой технической воды.
В предпочтительном выполнении устройства для отведения технической воды в водосборный колодец дроссельный элемент имеет на выпускном отверстии фиксированный элемент и подвижный относительно фиксированного элемента, соединенный с направляющим штоком подвижный элемент. Направляющий шток соединен с поплавком. При эксплуатации резервуара с силовым замыканием поплавок передвигается в зависимости от количества подаваемой технической воды и вызывает изменение положения подвижного элемента дроссельного элемента. Это в значительной степени минимизирует образование пены также при колеблющихся количествах подаваемой технической воды.
Максимально хороших результатов можно достигать, если фиксированный элемент дроссельного элемента снабжен кольцеобразными или удлиненными выпускными отверстиями. Такой вид отверстий обеспечивает достаточную прочность конструктивного элемента, одновременно с эффективным пропусканием охлаждающей воды. Однако также возможны и другие формы, как, например, отверстия в виде щелей или выполнение фиксированного элемента в виде решетки.
Вследствие большого размера устройства оказалось предпочтительным предусматривать между фиксированным элементом и подвижным элементом дроссельного элемента достаточный зазор для предотвращения заклинивания при возможном, несколько наклонном направлении подвижного элемента относительно фиксированного элемента. От уплотнений можно отказаться. Предпочтительно, даже целенаправленно предусматривать сверления или отверстия, чтобы также и при закрытом дроссельном элементе имела место минимальная пропускная способность потока масс охлаждающей воды.
Предпочтительно, если резервуар с силовым замыканием имеет расположенный над водосливном порогом переливной выпуск. Это предотвращает при слишком больших количествах или колебаниях перемещаемой воды неконтролируемый перепуск или обратный напор.
В особенно усовершенствованном варианте резервуар с силовым замыканием имеет фиксирующий элемент, посредством которого вертикально центрируют направляющий шток при его движениях. Фиксирующий элемент предпочтителен, прежде всего, тогда, когда отказываются от направляющих элементов направляющего штока внутри цилиндра для самотека воды. Фиксирующий элемент предотвращает опрокидывание конструктивного элемента и, в частности, заклинивание подвижного элемента с фиксированным элементом дроссельного элемента.
В предпочтительном выполнении выпускное отверстие цилиндра для самотека воды находится ниже уровня жидкости водосборного колодца. Это предотвращает ввод воздуха со стороны водосборного колодца в цилиндр для самотека воды. Тем не менее, в зависимости от требований или имеющихся граничных условий может потребоваться допускать также компоновку выпускного отверстия цилиндра для самотека воды выше водосборного колодца.
На фиг.1-4 чертежей приводятся разъяснения изобретения при помощи примеров выполнения. На чертежах показаны:
фиг.1 - устройство для отведения технической воды в водосборный колодец с поплавком и дроссельным элементом, вид в разрезе сбоку;
фиг.2 - устройство для отведения технической воды в водосборный колодец с поплавком и дроссельным элементом, вид в разрезе сверху;
фиг.3 - дроссельный элемент, вид в разрезе сбоку;
фиг.4 - дроссельный элемент, вид в разрезе сверху;
фиг.5 - узел из дроссельного элемента, направляющего штока, поплавка и предохранительного элемента.
На фиг.1 и фиг.2 показано устройство для отведения технической воды в водосборный колодец 6. На фиг.1 показано устройство в вертикальном разрезе, в то время как на фиг.2 показано устройство в горизонтальном разрезе, на виде сверху.
Устройство для отведения технической воды в водосборный колодец 6 содержит, по существу, резервуар 1 с силовым замыканием.
Резервуар 1 с силовым замыканием присоединен к подводящему трубопроводу 3, по которому в резервуар 1 с силовым замыканием течет техническая вода, например охлаждающая вода энергетической установки. Кроме того, резервуар 1 с силовым замыканием находится в гидродинамическом контакте с водосборным колодцем 6, уровень воды которого изображен линией 7 и в который подается техническая вода.
Резервуар 1 с силовым замыканием содержит расширительную камеру 5, резервуар 9 для воды, закрытый защитной плитой 12, и цилиндр 11 для самотека воды, впускное отверстие 13 которого расположено на расстоянии от дна 10 резервуара 9 для воды. Выпускное отверстие 15 цилиндра 11 для самотека воды находится ниже линии 7 уровня воды водосборного колодца 6. На расстоянии от выпускного отверстия 15 находится донная плита 17, от которой возвышаются несколько отбойных плит 18. Скорость истечения технической воды в водосборный колодец составляет за отбойными плитами 18 менее чем 0,3 м/с.
Для создания возможности для входа инспектирующих лиц в защитной плите 12 предусмотрен люк 16. Люк 16 закрыт защитной решеткой 20. Кроме того, резервуар 1 с силовым замыканием имеет переливной выпуск 8, защищающий при особых обстоятельствах от перелива в качестве перепуска резервуар 1 с силовым замыканием. Верхняя кромка цилиндра 11 для самотека воды, в частности, ограничение впускного отверстия 13, образует водосливной порог 14 для находящейся в резервуаре 9 для воды технической воды. Через этот водосливной порог 14 техническая вода течет в цилиндр 11 для самотека воды. Внутри цилиндра 11 для самотека воды находится поплавок 29, соединенный посредством направляющего штока 22 с дроссельным элементом 21. Направляющий шток 22 направляется направляющими элементами 23 по вертикали.
Между корпусом резервуара 1 с силовым замыканием и цилиндром 11 для самотека воды по окружности расположены несколько щитков 40, демпфирующих закручивание воды. Альтернативно щиткам 40, демпфирующим закручивание воды, во впускном отверстии 13 может располагаться крестовина, демпфирующая закручивание, предотвращающая образование завихрения протекающей в цилиндре 11 для самотека воды технической воды.
Дроссельный элемент 21 создает сопротивление потоку, приводящее к запруде, снижающей скорость течения технической воды в цилиндре 11 для самотека воды настолько, что достигают так называемой характерной скорости сепарации или приближающейся к этой скорости. При скорости течения, меньше или равной характерной скорости сепарации, воздушные пузыри и вода могут разделяться, поэтому воздушные пузыри могут подниматься в цилиндре 11 для самотека воды 11 и достигать поверхности воды. Вследствие этого на участке выпускного отверстия 15 содержание воздуха в технической воде меньше, по сравнению с цилиндром для самотека воды без регулируемого дроссельного элемента 21.
Возможная форма дроссельного элемента представлена на фиг.3 и фиг.4. На фиг.3 показан дроссельный элемент 21 на виде сбоку в разрезе, на фиг.4 показан вид сверху дроссельного элемента 21.
Дроссельный элемент 21 состоит из подвижного элемента 24 и фиксированного элемента 25. Подвижный элемент 24 имеет колоколообразную форму и соединен с направляющим штоком 22. Подвижный элемент 24 подвижен по вертикали к фиксированному элементу 25. Фиксированный элемент 25 имеет отверстия 27 и соединен с элементом 26 дна, ограничивающим цилиндр 11 для самотека воды вниз. На участке фиксированного элемента 25 элемент 26 дна имеет вырез, образующий выпускное отверстие 15.
При полном выдвижении элемента 24 над фиксированным элементом 25, дроссельный элемент 21 закрыт полностью. Если подвижный элемент 24 тянется вверх поплавком 19, отверстия 27 фиксированного элемента 25 открываются полностью или частично, и техническая вода может вытекать.
Предполагаются и другие формы выполнения дроссельного элемента 21. Ввод воздуха в техническую воду, падающую через цилиндр 11 для самотека воды, можно минимизировать посредством выбора подходящих размеров и форм дроссельного элемента 21. Оптимизирование формы и размеров дроссельного элемента может происходить эмпирически.
На фиг.5 показан вид сбоку узла из дроссельного элемента 21, направляющего штока 22, поплавка 19 и фиксирующего элемента 35. Узел расположен внутри цилиндра для самотека воды. На этом изображении направляющий шток не фиксирован в цилиндре 11 для самотека воды направляющими элементами. При эксплуатации, при наполненном водой цилиндре для самотека воды направляющий шток 22 вертикально центрируется натяжением поплавка 19. Тем не менее, при специфических стадиях эксплуатации, например, при разгоне энергетической установки или при сильных колебаниях потока охлаждающей воды, для предотвращения заклинивания фиксированного элемента 25 с подвижным элементом 24 дроссельного элемента 21 предусмотрен фиксирующий элемент 35, центрирующий направляющий шток 22 вертикально. Фиксирующий элемент 35 соединен с корпусом резервуара с силовым замыканием и имеет отверстие или направляющую, в которой вертикально проходит направляющий шток.