Hidrológiai Közlöny 1959 (39. évfolyam)

2. szám - Kertai Ede: Folyami vízerőművek általános elrendezésének új irányai

100 Hidrológiai Közlöny 1959. 2. sz. Kertai E.: Folyami vízerőművek elrendezésé ségeknek az áramlástanilag helytelen kialakítás következtében fellépő irányváltozások, leválások, örvényterek az okai, ezek kiküszöbölésére, illetőleg csökkentésére kell törekedni. Ennek ma még elsősorban a kísérlet a módja. Ezért a vízépítési modellkísérleteknek rendkívüli jelentőségük van. 31. A hidraulikai teljesítőképesség növelésének módjai A 2. szakaszban végigkövettük mindazokat az eseteket, amelyek a hidraulikai veszteségeknek a forrásai. A veszteségek két csoportba sorolhatók : 1. az általános elrendezésből, 2. egyes műtárgyelemek áramlástanilag nem kielégítő kialakításából származó veszteségek. Mindenütt rámutattam azokra a megoldásokra, amelyekkel a veszteségeket csökkenteni igyekeznek : egyenletes rááramlást biztosító új általános elrendezés kialakítása, az erőtelep helyének célszerű megválasztása, a tengelyirány helyes kijelölése, egyes műtárgyrészek áramlástanilag megfelelő vonalozása, a turbinairánynak a be- és kiáramlás irányával összhangban való megválasztása stb. Mindezekkel igen jó eredményeket lehet elérni a hidraulikai teljesítőképesség növelésében. Rá kell mutatnom azonban arra, hogy minden gondos tervezés, kiterjedt modellkíséreletezés ellenére is számolni keli veszteséggel, amelynek további csökkentésére is van azonban lehetőség a kiépítési vízhozamnál nagyobb vízhozamok tartományában : a célszerű gátkezelés. 32. A célszerű gátkezelés hatása Sok esetben elkerülhetetlen, hogy megalkudjunk az áramlási viszonyok tekintetében, mert arra valami más fontos ok kényszerít. Ilyenkor a turbinák egyenlőtlen, aszimmetrikus táplálása következik be. Ez lehetséges úgy, hogy a folyóban a víz áramlása szimmetrikus (egyenes vagy enyhén íves folyószakasz), de a vízerőtelep van aszimmetrikusan elhelyezve, vagy pedig a vízerőtelep szimmetrikus elrendezésű. (Pl. megosztott), de az áramlás aszimmetrikus (folyókanyar). Ebből az aszimmetriából azután a hidaraulikai teljesítőképesség számottevő csökkenése következik. Grzywienski az aszimmetria hatását a duzzasztómű hidraulikai teljesítőképessége szempontjából vizsgálta és megállapította, hogy az esés veszteség az eredeti sodorvonal és az rij sodorvonal közötti vízszintes irányú excentricitás négyzetével nő [17]. A Steinbach-i gáttestbe épített vízerőműnél a turbinákat nem egyenletesen osztották ki, hanem az egyik oldalon tömörítették, hogy az első nagyobb ilyen elrendezésű vízerőtelepnél megkönnyítsék a felügyeletet és a kezelést. A megalkuvás azt eredményezte, hogy a parti egység 2,8%-kal kisebb teljesítményt ad, mint a legbelső 4- gépegység. S. Eícke rámutatott arra, hogy egy lényegében egyenesen áramló folyó áramlási képe sem marad állandóan szimmetrikus, mert a mederviszonyok megváltozhatnak [15], így tehát még egy tökéletesnek mondható elrendezés megvalósítása után is alakulhatnak kedvezőtlenül az áramlási viszonyok. A körülményekhez igazodó, célszerű gátkezelésnek tehát mindenképpen jelentősége van. Schulz csigaház nélküli pillérfője, amint láttuk kevésbé érzékeny a ferde rááramlással szemben. Joggal felmerülhet a kérdés tehát, hogy ennek alkalmazása nem csökkenti-e a gátkezelés jelentőségét. Mosonyi Emil kritikája alapján [1] (22. szakasz) a kérdés egyenlőre nem dönthető el. A gátkezelés hatását qualitative általában minden modelkísérletnél meg szokták vizsgálni, a veszteségek nagyságrendjére azonban csak következtetni lehet. Annak megállapítására, hogy az aszimmetrikus gátkezelésnek mi a hatása, s hogy mekkora veszteségek adódnak, az Op. 91. számú akadémiai téma keretében kísérletsorozatot végeztem a 28. ábrán bemutatott szimmetrikus elrendezésű szigeterőművel. Az eredményekből azután következtetni lehet arra is, hogy egy eredetileg aszimmetrikus elrendezésű vízerőtelepnél célszerű gátkezeléssel mit lehet megnyerni. Csupán a felvízben lejátszódó jelenségeket és veszteségeket vizsgáltam. Már most meg kell mondanom, hogy a fölösleges víznek az egyik oldalon való levezetésekor (teljes aszimmetria) egészen jelentékeny, a turbina vízemésztésének csökkenésére vonatkoztatva 9%-ig terjedő veszteségek léptek fel, de még a részleges aszimmetria eseteiben is számottevőek voltak. Érdemes tehát ezt a kérdést behatóan vizsgálni, amire a kísérlet leírása után még visszatérek . 33. A modellkísérlet leírása és eredményei A kísérlet során a turbinát a pillérbe beépített bukóéllel helyettesítettük, amelynek magassága változtatható volt. A bukóéi a felvíz irányában el volt tolva. A duzzasztómű gátszerkezete kettős kampós táblás zsilip volt. A gát korona vízszintes beállítására nagy gondot fordítottunk (3. kép). A kisvízhozamokra való tekintettel, a mérési eredmények megbízhatóságának fokozására, a vízhozamokat köbözéssel határoztuk meg cm

3-res pontossággal. Az alvizet három részre osztottuk a duzzasztómű két nyílásának és a turbinának megfelelően, hogy az átfolyó vízhozamokat differenciáltan mérhessük (4. kép). A mérés időtartama 10—15 másodperc volt. Az időt IjlOO sec pontosságú stopperrel mértük. A felvíz szintjének állandóságát elektromos mérőtűvel mértük i 0,01 cm pontossággal. A mérésekről készült felvételek exponálási ideje 1 sec vólt s ennek alapján az áramképekből a sebességek is kiszámíthatók. Mintegy 80 mérést végeztünk. Ennek során változónak vettük a turbinán (q) és á> táblákon (Q) átfolyó vízhozamok arányát a Q/q = 1 -h 15 határok között. Ezen belül megvizsgáltuk a teljes aszimmetria eseteit, azaz amikor a Q teljesen az egyik nyíláson folyik át, továbbá a Q-nak a két nyílás közötti különböző megosztásának eseteit