Vorlesung Talsperren

Transkript

1 Vorlesung Talsperren Prof. Dr.-Ing. Peter Rißler 7. Entnahmeeinrichtungen

2 Unterteilung nach dem Zweck: Grundablässe zur Entleerung des Speichers bis zum tiefsten Absenkziel (Totraumgrenze) Totraumentleerungen zur vollständigen Entleerung des Speichers Zwischenauslässe Betriebsauslässe zur Entleerung des Speichers bei HW zur Wasserentnahme für Wasserversorgungszwecke, Bewässerung oder für die Energiegewinnung Entnahmeanlagen befinden sich in der Regel weit unter dem Stauziel und werden daher mit hohem Druck beaufschlagt.

3 Höhen in m über NN Höchstes Stauziel Stauziel Höhenlage abhängig vom Zweck der Anlage Absenkziel Tiefstes Absenkziel Krone Überfallkrone (OK Verschluss) Betriebsauslass Grundablass Stauinhaltslinie Stauinhalt in m 3 10 Hierin bedeuten: 1 Beckenraum 2 Gesamtstauraum = Gesamtspeicherraum 3 Stauraum = Speicherrraum 4 Nutzraum 5 Betriebsraum 6 Hochwasserrückhalteraum 7 Gewöhnlicher Hochwasserrückhalteraum 8 Außergewöhnlicher Hochwasserrückhalteraum 9 Reserveraum 10 Totraum 11 Freiraum

4 Forderungen aus Sicherheitsgründen DIN 19700/2004: In Fließrichtung immer zwei voneinander unabhängige Verschlüsse hintereinander Stets mindestens zwei unabhängige Grundablässe parallel Aus praktischer Sicht zusätzlich zu fordern: Der wasserseitige Verschluss muss stets im Schutze eines vorgeschalteten Revisionsverschlusses außer Betrieb genommen, also im Trockenen repariert werden können.

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7 Kavitation..setzt ein, wenn sich der absolute Druck in einer strömenden Flüssigkeit dem Dampfdruck nähert. Es bilden sich dann an kritischen Stellen Dampf- und Gasbläschen aus, die mit hoher Geschwindigkeit wieder in sich zusammenfallen. Dabei kommt es zu rascher Zerstörung benachbarter Materialstrukturen. BERNOULLI-Gesetz h = z p + γ + w 2 2 v g Beispiele: v = 16 m/s (Möhne) v = 45 m/s (Tarbela) 2 v 2g = 13,05m 2 v 2g = 103,2m Je Je höher höher die die Geschwindigkeitshöhe v 2 2 /2g, /2g, desto desto kleiner kleiner die die Druckhöhe Druckhöhe p/γ p/γ

8 Kavitation mittleregeschwindigkeit v Wirbelgeschwindigkeit addiert sich zur mittleren Geschwindigkeit v Neben Neben der der mittleren mittleren Geschwindigkeit Geschwindigkeit kommen kommen durch durch Wirbelbildung Wirbelbildung zusätzliche zusätzliche Geschwindigkeitsanteile dazu. dazu.

9 Kavitation Besonders kavitationsgefährdete Bereiche a b c d Zerstörung durch Kavitation

10 Kavitation - Wirbel an einem Wehrpfeiler

11 Bauarten der Auslassorgane Verschluss- und und Regelorgane (schematisch), Keil(flach)schieber Absperrklappen Kugel mit Durchdringung Gleit- bzw. Rollschütze Kugelhahn Plunger Drucksegment Ringventil Zylinderschütz Prallkegel Hohlstrahlventil Kegelstrahlventil

12 Keil(flach)schieber Gehäuse eines Keilflachschiebers

13 Platte eines Keilflachschiebers

14 Rollschütz

15 o / 1300 Schraubenspindel und Kegelrad Antrieb Plunger Lochblendenzylinder (Chromstahlguss) Hub 12 m/s Maximaler Druck 90 bar Maximaler Durchfluss 16 m 3 /s Schließ- und Öffnungszeit 19 min. Konisches Zwischenrohr Auslaufpanzerung Ringventil als Druckminderer (Ausführung Fa. Voith)

16 Ringventil (Einlaufseite)

17 Ringventil (Auslaufseite)

18 Ringventil (Auslaufseite), geschlossen

19 kleine kleine Ringventil Ringventil für für Bypassleitungen Bypassleitungen (geöffnet) (geöffnet)

20 Neues Neues Ringventil Ringventil DN DN für für die die Hennetalsperre Hennetalsperre (Auslaufseite) (Auslaufseite)

21 Neues Neues Ringventil Ringventil DN DN für für die die Hennetalsperre Hennetalsperre

22 Neues Neues Ringventil Ringventil DN DN für für die die Hennetalsperre Hennetalsperre (Einlaufseite) (Einlaufseite)

23 Kugelhähne Kugel mit Durchdringung

24 Kugelhahn geschlossen

25 Kugelhahn, halb halb geöffnet

26 Kugelhahn geöffnet

27 Absperrklappen Absperrklappe exzentrisch gelagert, schließt daher mit nur geringer Fremdenergie

28 Absperrklappe geschlossen (von der der Einlaufseite)

29 Absperrklappe geöffnet

30 Absperrklappe geöffnet

31 Kegelstrahlventil Wirkungsweise: Wirkungsweise: ein ein Stahlzylinder Stahlzylinder ist ist im im geschlossenen geschlossenen Zustand Zustand über über den den Spalt Spalt zwischen zwischen Rohr Rohr und und Kegel Kegel geschoben geschoben (obere (obere Hälfte Hälfte der der Skizze). Skizze). Im Im offenen offenen Zustand Zustand ist ist der der Stahlzylinder Stahlzylinder durch durch Hydraulikkraft Hydraulikkraft zurückgezogen zurückgezogen und und gibt gibt den den Spalt Spalt frei. frei. Rohr Stahlzylinder Zylinderschütz geschlossen Kegelstrahlventile eignen sich nur als Auslassorgane am Ende von Rohrleitungen. Dort Stahlkegel sind sie aus zwei Gründen praktisch: 1. Sie wirken als Drossel und verhindern, dass die Druckhöhe im Rohr zu tief absinkt. 2. Sie fächern den Strahl kegelförmig auf und vermeiden/verringern die Erosionsgefahr an der Luftseite. Zylinderschütz geöffnet

32 Kegelstrahlventile als als Grundablässe an an der der Talsperre Iznajar/Andalusien

33 Kegelstrahlventile als als Grundablässe an an der der Talsperre Iznajar/Andalusien

34 Stahlzylinder Rohr Von innen aus dem Stollen heraus nach Unterwasser fotografiert. Hydraulikzylinder Kegelstrahlventile als als Grundablässe an an der der Talsperre Iznajar/Andalusien

35 Details s. nächste Seite Kegelstrahlventile an an der der Talsperre Quentar/Andalusien

36 Kegelstrahlventile an an der der Talsperre Quentar/Andalusien

37 Drucksegmente Drucksegmente in den Grundablässen des Absperrbauwerks am Three Gorges Project

38 Zum Größenvergleich

39 Revisionsverschlüsse Klöpperboden r 1 r 2 Dichtungen Hohlkörper Kegel Dammbalken Klöpperboden und Kegel Hohlkörper

40 Revisionsverschlüsse Hohlkörper

41 Revisionsverschlüsse Verankerung aus Stahlprofilen für Revisionsverschluss unter Wasser abgebrochene Spitze des Strahlzerteilers Wassertiefe ca. 24 m 1,80 m Einlaufstollen Einlaufschieber DN 1200 DN 1200 Strahlzerteiler Einlauftrompete Revisionsverschluss Revisionsverschluss Wasserseite Luftseite Revisionsverschlüsse für die von beiden Seiten eingestaute Listermauer

42 Alterung von Entnahmeanlagen Jahre Jahre alter alter Ringschieber von von der der Möhnetalsperre

43 Alterung von Entnahmeanlagen Ablagerungen und und Korrosionsschäden an an einer einer Jahre Jahre alten alten Grundablassleitunleitung

44 Alterung von Entnahmeanlagen Jahre Jahre alter alter offener Flachschieber aus aus einem einem Grundablass der der Möhnemauer

45 Alterung von Entnahmeanlagen Jahre Jahre alter alter Gehäuseflachschieber aus aus einem einem Grundablass der der Möhnemauer

46 Alterung von Entnahmeanlagen Korrodierter und und mit mit Muscheln besetzter Korbrechen am am Einlauf einer einer Kraftwerksleitung nach nach Betriebsjahren

47 Sanierung bzw. Erneuerung von Verschlüssen unter Wasser

48 Ennepetalsperre gebaut erhöht saniert

49 Hundert Hundert Jahre Jahre alte alte Verschlüsse Verschlüsse mussten mussten bei bei vollem vollem Betrieb Betrieb ausgetauscht ausgetauscht werden. werden.

50 1. 1. Schritt: Schritt: Der Der Einlaufstollen Einlaufstollen wurde wurde mit mit einem einem Liner Liner und und wasserseitig wasserseitig mit mit einem einem provisorischen provisorischen Verschluss Verschluss versehen. versehen.

51 2. 2. Schritt: Schritt: Die Die alten alten Schieber Schieber und und Entnahmeleitungen Entnahmeleitungen wurden wurden ausgebaut. ausgebaut.

52 Für Für Entnahmen Entnahmen in in unterschiedlichen unterschiedlichen Höhen Höhen wurden wurden im im Mauerwerk Mauerwerk Löcher Löcher gebohrt. gebohrt.

53 Kernbohrgerät

54 Neue Neue Entnahmeleitungen Entnahmeleitungen 2 neue neue Schieber Schieber

55 Taucherarbeiten

56 Holzmodell, um um den den Tauchern die die Orientierung zu zu erleichtern

57 Antriebe

58 Hydraulikzylinder

59 Hydraulikantrieb

60 Spindelantrieb

61 Überlastbare und nicht überlastbare Hochwasserentlastungen

62 HQ HQ b b b - Q E Unterschiedliches Verhalten überlastbarer und nicht überlastbarer HWE bei Ausfall des Grundablasses Krone Q E h ü,h E höchstes Stauziel Z H h ü Krone Q E h nü,h E höchstes Stauziel Z H hnü Q E Wehrschwelle (HWE) Q E HQ b - Q E HQ Q ü Zwischenauslass (HWE) Q E h ZH Q nü Grundablass Grundablass h ü h ü max = HQ b HQ b - Q E 2 /3-1 h nü h ZH = HQ b HQ - Q b E 2-1 überlastbar nicht überlastbar siehe hierzu: Häußler E.: Einbeziehung von Entnahmeanlagen zur Hochwasserentlastung bei Talsperren. Wasserwirtschaft 82 (1992) 12, S