Ջրային հոսքի կարգավորման դարպասների և փականների տեսակները հիդրոէլեկտրակայաններում

Ջրային հոսքի կարգավորման դարպասների և փականների տեսակները հիդրոէլեկտրակայաններում

Հիդրոէլեկտրակայանները (ՀԷԿ) գործում են պարզ սկզբունքով, բայց պահանջում են խիստ ճշգրիտ կառավարում. ջրի պոտենցիալ էներգիան տուրբինում վերածվում է մեխանիկական էներգիայի, ապա՝ էլեկտրական էներգիայի՝ գեներատորի միջոցով: Այս գործընթացի հետևում կանգնած է ջրի հոսքի կառավարման բարդ համակարգ՝ անվտանգ, կայուն, արդյունավետ և հեշտ պահպանվող աշխատանքն ապահովելու համար: Այս համակարգի երկու հիմնական բաղադրիչներն են դարպասներն ու փականները: Երկուսն էլ ծառայում են ջրի հոսքը կարգավորելու, մեկուսացնելու և ապահովելու տարբեր կետերում՝ ջրընդունիչից և ջրատար խողովակից մինչև տուրբինի տարածք: Այս հոդվածում քննարկվում են ՀԷԿ-երում սովորաբար օգտագործվող դարպասների և փականների տեսակները, ինչպես նաև դրանց գործառույթներն ու բնութագրերը:

Դարպասների և փականների դերը հիդրոէլեկտրակայաններում

Ընդհանուր առմամբ, դարպասները օգտագործվում են որպես «դռներ» մեծ ջրանցքներում կամ բացվածքներում, հատկապես բարձր հոսքի արագությունների և որոշակի ճնշման պայմանների դեպքում: Դարպասները սովորաբար հանդիպում են քաղաքացիական կառույցներում, ինչպիսիք են մուտքերը, թափոնները և ջրահեռացման ջրանցքները: Միևնույն ժամանակ, փականներն ավելի տարածված են ճնշման տակ գտնվող խողովակաշարային համակարգերում (օրինակ՝ ջրատար խողովակներ, շրջանցիկ խողովակներ, ջրահեռացման համակարգեր կամ սառեցման համակարգեր) և նախագծված են բարձր ճնշումներին դիմակայելու համար՝ միաժամանակ ապահովելով լավ կառավարման կամ մեկուսացման հնարավորություններ:

Հիդրոէլեկտրակայաններում դարպասների և փականների հիմնական գործառույթներն են՝
1. Հոսքի մեկուսացում. հոսքի դադարեցում ստուգման, սպասարկման կամ արտակարգ իրավիճակի ժամանակ:
2. Արտանետման կառավարում. կարգավորում է տուրբին կամ օժանդակ համակարգ հոսքի քանակը։
3. Սարքավորումների պաշտպանություն. ջրային հարվածի կանխարգելում, ճնշման սահմանափակում և տուրբինների ու ջրատարների ամրացում աննորմալ պայմաններում։
4. Արտակարգ գործողություն. թույլ է տալիս արագ փակել համակարգը պաշտպանելու համար։

Հիդրոէլեկտրակայաններում դարպասների տեսակները (ջրային դարպասներ)

1. Սահող դարպաս (Sluice Gate)
Սահող դարպասը ուղղահայաց սահող դուռ է, որը շարժվում է վեր ու վար՝ հոսքը բացելու կամ փակելու համար: Այս տեսակը լայնորեն կիրառվում է ջրընդունիչներում, ջրանցքներում կամ ջրահեռացման/լվացման ջրանցքներում: Դրա առավելություններից են համեմատաբար պարզ կառուցվածքը, համեմատաբար ցածր գինը և մեծ բացվածքների համար պիտանիությունը: Սահող դարպասները կարող են կառավարվել ձեռքով, էլեկտրական կամ հիդրավլիկ եղանակով՝ կախված չափից և պահանջներից:

Հաճախակի կիրառություններ՝ ջրընդունիչ ջրանցք, նստվածքի ջրահեռացման ջրանցք, շրջանցիկ ջրանցք։

2. Ռադիալ դարպաս (Թեյնթեր դարպաս)
Ռադիալ դարպասներն ունեն կոր ձև՝ ձողերով, ինչը թույլ է տալիս ջրի ուժի ավելի լավ բաշխում: Այս դարպասները հաճախ օգտագործվում են ամբարտակներում և ջրթափերում, քանի որ դրանք կարող են կառավարել մեծ արտահոսքերը ավելի քիչ ջանքերով, քան մեծ սահող դարպասները: Ռադիալ դարպասները նաև թույլ են տալիս արագ արձագանքել ջրամբարի ջրի մակարդակի կարգավորմանը:

Հաճախակի կիրառություններ՝ ջրթափերի դարպասներ, ամբարտակների վրա արտահոսքի աշխատանքներ, ջրամբարի մակարդակի կարգավորիչներ։

3. Ֆիքսված անիվի դարպաս
Այս տեսակը սահող դարպասի տարատեսակ է, սակայն այն դռան կողքերին ունի անիվներ, որոնք զգալիորեն նվազեցնում են շփումը բացման և փակման ժամանակ: Ֆիքսված անիվներով դարպասներն օգտագործվում են մեծ դռների համար կամ երբ ջրի բարձր ճնշումը սովորական սահող դարպասի շփումը դարձնում է չափազանց մեծ:

Տիպիկ կիրառություններ՝ մեծ մուտքային խողովակներ, ճնշման տակ գտնվող ելքեր, մուտքային կառույցների վրա սպասարկման դռներ։

4. Ռոլերային դարպաս
Գլանաձև դարպասները օգտագործում են գլանաձև գլաններ՝ բեռը պահելու և դռան շարժումը հեշտացնելու համար: Համեմատած ֆիքսված անիվավոր դարպասների հետ, գլանաձև դարպասները հարմար են շատ մեծ դռների և ծանր բեռների համար: Այնուամենայնիվ, դրանք նաև պահանջում են ավելի բարձր մեխանիկական բարդություն և սպասարկման պահանջներ:

Հաճախակի կիրառություններ՝ մեծածավալ ջրթափներ կամ արտահոսքեր, դարպասներ բարձր արտանետում ունեցող ամբարտակների վրա։

5. Փեղկավոր դարպաս
Փեղկավոր դարպասները սովորաբար ունենում են ծխնիներով դռների տեսք, որոնք բացվում են միակողմանի հոսքի ճնշման պատճառով և փակվում են, երբ տեղի է ունենում հետհոսք: Հիդրոէլեկտրակայանների համատեքստում փեղկավոր դարպասները հաճախ օգտագործվում են ջրահեռացման համակարգերում, ջրահեռացման համակարգերում կամ որոշակի ելքերում՝ կանխելու համար հետհոսքը, որը կարող է խաթարել գործունեությունը կամ ջրհեղեղել որոշակի տարածքներ:

Հաճախակի կիրառություններ՝ ջրահեռացման համակարգեր, ջրի վերադարձի ելքեր, տեղական ջրհեղեղներից պաշտպանության համակարգեր։

6. Կանգառի արգելապատնեշ և միջնորմային դարպաս
Ի տարբերություն սովորական ռեժիմով շահագործվող դարպասների, կանգառային և միջնորմային դարպասները ժամանակավոր մեկուսացման համար նախատեսված փակող սարքեր են: Կանգառային և միջնորմային դարպասները բաղկացած են ռելսերի վրա դասավորված բլոկներից՝ բացվածքները փակելու համար, մինչդեռ միջնորմային դարպասները սովորաբար մեկ մեծ դուռ են, որոնք նախատեսված են մեկուսացման համար ստուգման և սպասարկման ընթացքում: Այս բաղադրիչները կարևոր են անվտանգության համար ջրընդունիչի կամ ջրատար խողովակաշարի սպասարկման ընթացքում:

Հաճախակի կիրառություններ՝ մուտքի մեկուսացում, խողովակների մեկուսացում սպասարկման աշխատանքներից առաջ։

Հիդրոէլեկտրակայաններում փականների տեսակները

1. Թիթեռի փական
Թիթեռային փականները օգտագործում են պտտվող սկավառակ՝ հոսքը բացելու/փակելու համար: Այս փականները տարածված են իրենց համեմատաբար կոմպակտ դիզայնի, թեթև քաշի և մեծ տրամագծերի համար պիտանիության շնորհիվ: Հիդրոէլեկտրակայաններում թիթեռային փականները հաճախ օգտագործվում են որպես հիմնական մուտքային փականներ (ՄՄՓ) որոշակի ագրեգատների վրա, մասնավորապես՝ միջին ճնշման համար, կամ որպես մեկուսացման փականներ շրջանցիկ գծերի և օժանդակ համակարգերի վրա:

Հիմնական թերությունն այն է, որ շատ բարձր ճնշման կիրառման դեպքում նախագծումը և կնքումը պետք է շատ հուսալի լինեն՝ արտահոսքերից և թրթռումներից խուսափելու համար։

Տիպիկ կիրառություններ՝ ջրահեռացման խողովակաշարից դեպի տուրբին (կախված նախագծից), սառեցման համակարգեր, ջրահեռացման գծեր և շրջանցիկ խողովակներ։

2. Գնդաձև փական (գնդաձև փական հիդրոէլեկտրակայանների համար)
Հիդրոէներգիայի համատեքստում «գնդաձև փական» տերմինը վերաբերում է մեծ գնդաձև փականին, որը հատուկ նախագծված է բարձր ճնշման և բարձր հոսքի արագությունների համար: Այս փականներն առաջարկում են գերազանց կնքման հատկություններ և հարմար են բարձր ճնշման մեկուսացման պահանջների համար: Գնդաձև փականները սովորաբար օգտագործվում են որպես MIV բարձր ճնշման էլեկտրակայաններում՝ ապահովելով լրացուցիչ անվտանգություն, երբ տուրբինային բլոկները պետք է մեկուսացվեն:

Տիպիկ կիրառություններ՝ գլխավոր տուրբինի մուտք բարձր ճնշման տակ, գլխավոր ջրատար խողովակ։

3. Ասեղային փական
Ասեղաձև փականները օգտագործում են սրածայր «ասեղ» կամ խցան՝ հոսքը նուրբ կարգավորելու համար: Հիդրոէլեկտրակայաններում ասեղաձև փականները հաճախ օգտագործվում են շրջանցիկ համակարգերում, ջրահեռացման հոսքի կառավարման կամ ճնշման թեթևացման հատուկ համակարգերում: Դրանց հիմնական առավելությունը հոսքը ճշգրիտ կարգավորելու ունակությունն է, նույնիսկ ցածրից մինչև միջին հոսքի արագությունների դեպքում, և դրանք հարմար են ճնշման կտրուկ անկման ռիսկը նվազեցնելու համար:

Տիպիկ կիրառություններ՝ ջրհորդանային շրջանցիկ խողովակաշար, ճնշման լցում/արտանետում, ճշգրիտ հոսքի կառավարման համակարգեր։

4. Դարպասի փական (խողովակի դռան փական)
Քաղաքացիական ջրամատակարարման համար նախատեսված դարպասներից բացի, ճնշման տակ գտնվող խողովակաշարային համակարգերում կան նաև դարպասային փականներ: Այս փականները իդեալական են միացման/անջատման (մեկուսացման) գործառույթների համար, քանի որ լիովին բաց վիճակում դրանք ապահովում են հոսքի փոքր դիմադրություն: Այնուամենայնիվ, դարպասային փականները իդեալական չեն դրոսելային (կիսաբաց կարգավորումներ) ռեժիմների համար, քանի որ դրանք կարող են առաջացնել էրոզիա և թրթռում:

Տիպիկ կիրառություններ՝ օժանդակ խողովակաշարերի, ջրահեռացման և սպասարկման գծերի մեկուսացում։

5. Գլոբալ փական
Գնդաձև փականները գերազանց են հոսքի կառավարման (դրոսիլացման) համար, քանի որ դրանց հոսքի բնութագրերը ավելի հեշտ են կառավարել, քան դարպասային փականներինը: Այնուամենայնիվ, դրանք ունեն ավելի մեծ ճնշման անկում: Հիդրոէլեկտրակայաններում գնդաձև փականները սովորաբար հանդիպում են գործիքային համակարգերում, սառեցման գծերում, յուղման և տուրբին-գեներատորի աշխատանքը ապահովող պնևմատիկ/հիդրավլիկ համակարգերում:

Տիպիկ կիրառություններ՝ օժանդակ համակարգի հոսքի կառավարում, սառեցման գծեր, յուղման համակարգեր։

6. Հակադարձ փական (անվերադարձ փական)
Հակահոսող փականները կանխում են հետհոսքը, որը կարող է վնասել պոմպերը, խաթարել համակարգի կայունությունը կամ հետադարձ ճնշում առաջացնել սարքավորումների վրա: Հիդրոէլեկտրակայաններում հակահոսող փականները կարևոր են ջրահեռացման պոմպային համակարգերի, սառեցման ջրի համակարգերի և տուրբինների աշխատանքի հետ կապված որոշակի գծերի համար:

Հաճախակի կիրառություններ՝ պոմպային համակարգեր, սառեցնող ջուր, ջրահեռացման խողովակներ, լցման համակարգեր։

7. Ճնշման թեթևացման փական և օդային փական
Հիդրոէլեկտրակայանները բախվում են ջրային հարվածի և ճնշման տատանումների ռիսկին: Հետևաբար, ճնշման նվազեցման փականները հաճախ տեղադրվում են ավելորդ ճնշումը թեթևացնելու համար, ինչպես նաև օդային փականներ (օդափոխման/վակուումային փականներ)՝ խցանված օդը դուրս մղելու կամ խողովակները վնասող վակուումը կանխելու համար: Չնայած այս փականները միշտ չէ, որ «գլխավոր փականներ» են, դրանք կարևոր են խողովակաշարային համակարգի անվտանգության համար:

Հաճախակի կիրառություններ՝ ջրատար խողովակների պաշտպանություն, խողովակների բարձր կետեր, ճնշման անվտանգության համակարգեր։

Դարպասի և փականի ընտրության նկատառումներ

Դարպասների և փականների տեսակների ընտրությունը չի կարող ընդհանրացվել, քանի որ այն կախված է հիդրոէլեկտրակայանի պայմաններից, ներառյալ՝
– Գլխի անկման բարձրություն (գլխի անկում) և աշխատանքային ճնշում
– Նախագծային արտահոսք և ջրանցքի/խողովակի տրամագիծ
– Գործառնական պահանջներ՝ պահանջվում է միայն մեկուսացում կամ հոսքի ճշգրիտ կառավարում
– Փակման արագություն և ալիքի/ջրային հարվածի ռիսկ
– Նստվածքների և բեկորների վիճակը (ճյուղեր, աղբ, ավազ)
– Հուսալի կնքում և ստուգման ու սպասարկման հեշտություն
– Շարժման համակարգ՝ ձեռքով, էլեկտրական, հիդրավլիկ կամ համակցված

Օրինակ, բարձր ճնշման և բարձր անվտանգության մեկուսացման պահանջների դեպքում, գնդաձև փականները հաճախ նախընտրելի են թիթեռաձև փականների համեմատ: Այնուամենայնիվ, մեծ տրամագծերի, սահմանափակ տարածքի և տնտեսական մեկուսացման պահանջների դեպքում, թիթեռաձև փականները կարող են լինել արդյունավետ լուծում:

Penutup

Դարպասներն ու փականները կարևոր բաղադրիչներ են հիդրոէլեկտրակայաններում ջրի հոսքի կարգավորման համար, ինչպես քաղաքացիական ենթակառուցվածքներում, ինչպիսիք են ջրընդունիչները և ջրթող խողովակները, այնպես էլ ճնշման տակ գտնվող խողովակաշարերում, ինչպիսիք են ջրատար խողովակները և օժանդակ գծերը: Սահող դարպասները, ճառագայթային դարպասները, ֆիքսված անիվային դարպասները և կանգառային փականները կարևոր դեր են խաղում մեծ բացվածքների վերահսկման և ջրամբարի ջրի կառավարման գործում: Միևնույն ժամանակ, թիթեռային փականները, գնդաձև փականները, ասեղային փականները, գնդաձև փականները և տարբեր պաշտպանիչ փականները ապահովում են ճնշման տակ գտնվող տուրբինների վերահսկվող, անվտանգ և կայուն հոսքը:

Հասկանալով դարպասի և փականի յուրաքանչյուր տեսակի բնութագրերը՝ հիդրոէլեկտրակայանների օպերատորներն ու նախագծողները կարող են որոշել ամենահարմար սարքերը՝ արտադրության արդյունավետությունը ապահովելու, վնասի ռիսկը նվազեցնելու և երկարաժամկետ շահագործման անվտանգությունն ու հուսալիությունը բարելավելու համար։