ty/cm*
Szer. p u n k tu s ta łe g o - 7 ,0 0 m .
F ig . 48.
zamknięcia m otylk ow e, ja k o zap asow e. P o z a za m k n ię cia m i dana rura w en - telacyjna w tym celu , a b y w razie z a m k n ię c ia 'd o p ły w u w o d y , p rzy otwar
tych turbinach, n ie p o w sta ła w górnej c z ę śc i rurociągu próżnia, n a którą rurociąg n ie je st lic z o n y .
R urociąg sk ła d a się z c z ę śc i, o d łu g o śc i 4 — 6 —8 —10 m , łą c z o n y c h na kołnierze. O becnie n a jc zęśc ie j rury sp a w a n e z b la ch i łą czo n e n a nitow ane rękawy. R u rociąg w oln o podparty, n a k lo c a c h b eton ow ych , lub m urow a
nych, tak, ab y kołnierze w p a d a ły p om ięd zy k lo c e . Z r e g u ły od k ryty, n aw et w ostrym k lim acie. O ś ru rociągu w p rostych, pom iędzy punktam i stałym i.
Punkty s ta łe w od stęp ach p ow yżej 100 m , a z a w sze n a zm ian ach kierunku osi, P^yjmują: 1. w yp ad k ow ą p a rcia z są sied n ich d w u c z ę ś c i rurociągu, 2 . sk ła dową osiow ą ciężaru rurociągu, 3. opór ta rcia rurociągu, sp o cz y w a ją ce g o ua klocach, przy zm ian ie tem peratury. N a pu n ktach sta ły ch rurociąg za
kotwiony, poniżej punktu, n a rurociągu d y la ta c ja (por. fig. 48).
Spad rurociągu m o żliw ie jed n o sta jn y ; n a le ż y u n ik a ć z b y t m a ły ch spadów w górnym k oń cu rurociągu, je ś li następują potem sp ad y zn a czn ie strom sze.
Przy w ięk szych zm ia n a ch w ob ciążen iu turbin zdarza się , źe słu p w od y,
B r y l a , P o d ręczn ik in ży n iersk i. I V . 30 6 5
5 4 8 Z a k ła d y o eile w o d n e j.
w słab o n achylonej c z ę śc i rurociągu, u ry w a się, i pow oduje następnie silne uderzenia, sz k o d liw e tak dla c ią g u ja k i dla turbin.
L icz b a ru rociągów z a le ż y od w ie lk o śc i zakładu. P r z y jednej rurze nie m a żadnej rezerw y. J e śli są d w ie , łą c z y się j e z e sob ą kolanem przy bu
d ynku turbinowym (fig. 4 9 ). W dużych zak ła d a ch jeden ru
ro cią g ob słu gu je2—3 turbin; przy jednost
kach bardzo wielkich każda turbina ma osobny w łasn y ruro
c ią g . W tym wypadku u zysk u je się najwięk
sz ą pew n ość insta
la c ji, le c z p ow stają duże k oszta zak ład ow e. N atom iast istn ieje wówczas i m ożn ość stop n iow ego rozw ijan ia in sta la cji, w m iarę w zrostu zapotrzebo
w a n ia s iły przez dodanie n o w y c h ciągów’ i jednostek m a szy n o w y ch (fig. 50).
P r z y sp ad ach bardzo d u ży ch i m a ły c h ilo ścia ch w o d y , u góry rurociąg p o je d y n cz y , który’ n astęp n ie k u d o ło w i rozd ziela się n a dwa, lub
naw et stopniow o n a cztery c ią g i, w ęższe ze w zg lęd u n a bezpieczeństwo ruchu, o m niejszej grubości ścia n k i, przy m niejszej średnicy.
D łu g i rurociąg m a u g ó r y w ięk szą ś r e d n ic ę ; k u d o ło w i średnica się zm niejsza, odpow iednio do m in. k osztów c a ło ś c i. G dy d łu g o ść niewielka, śred nica je s t jed n o lita . Średnica najk orzystn iejsza ta, d la której w artość rocznic straconej s iły rów na 0 ,4 ro czn y ch k osztów op rocentow ania i amortyzacji rurociągu. N a z y w a ją c : D śred nicą ru rociągu , w m b ., t grubość ściauk' w m b ., n dodatek na n itow an ie i n a k ła d k i (ok. 1 0 %); W ciężar gato1;
kow’y m aterjału (7 8 0 0 k g ) w k g /m 3, a k oszt 1 k g , b roczną wartość 1 I I P straconej s iły , r k oszt roczn y utrzy’m ania, oprocentow ania i amor
ty z a c ji k ap itału , E d zieln ość turbin i generatorów razem w ziętą, Q ok"
ję to ść w o d y w m isek ., z lic z b ę g o d zin w c ią g u doby odpowiadających p rzep ły w o w i Q, m am y śred nice n ajk orzystn iejszą:
n „ A ń « « « / . - - ) r /M
D = 0 ,0 6 2 0 0 0 a g 0 1 m \
\ a . r . t . ( n + 1) J
66
Z a sa d y b u d o w la n e : S p ad y w y so k ie . 5 4 9
Np. dla: » = 0 ,1 0 ; a = 0 ,6 0 ; b = 1 2 5 ; >■ = 0 ,1 0 ; E = 0 , 7 5 ; f t = 15 m 3 dla 2 j = 4 g ; f t = 10 w /se k ., dla Z x = 4 g ; f t = 8 ,5 m3 dla % = 6 g ; Qt — 6,5 m 3 dla Z^ — G g - f t = 2 ,5 m 3 dla Z& = 4 q. P rzy jm u ją c t — 6.5 m m otrzymamy: D = 0 ,0 6 2 f 0^ ■ 125 . 1 2 ,3 4 0 . 0 5 4 1 % _ '
' 3 ’ 1 0 , 6 . 0 , 1 . 0 , 0 0 6 5 . 1 , 1 )
(
— ) ‘ . P o u ie -1 Wzs waż każdej gru b ości ścian k i odpow iada p ew n e ciśn ien ie d op u szczaln e, w danych w arunkach, dla k a żd eg o punktu rurociągu, i odpow iedniego c iś nienia, obliczona śred n ica je s t najkorzystniejsza. G d yb y rurociąg le ż a ł w je d n o litym spadzie, m ożnaby z a m ia st zm ien n ych średnic o b liczy ć jednostajną, która da tę sam ą stratę ciśn ien ia , le c z przy której ciężar będzie w ię k sz y od rurociągu o zm ien n y ch śred nicach . T a b lica 5 p o d a je 'd la g ru b o ści ścia n k i(
t \ Vo3- - j , oraz stosunek śr ed n ic y jednolitej do zmiennej. O b liczen ie w zorem :D je d n . J 4 6 (¿¡’’/u — t^ lx s) D zm ień . 27 f t 2 — V )
T a b l i c a 5.
j ' " ,
P r z y k ł a d
Grubość Stosunek S tosunek
Ciśnienio dopuszczalna
słupa wody ścianki ruro
ciągu w J u
mm i t r ^JJ zm.e d n - dla Ś rednica
obliczona
d la t, = 6,6 mm 11 = 6,6 mm zm ienna w m, d la
__
T = 900 kf/lcirr6,6 1 ,0 0 0 1 ,0 0 0 2 ,7 0 8 m 4 3 ,3 m
7,0 0 ,9 8 6 0 ,9 9 4 2 ,6 7 0 m 4 7 ,3 m
7,5 0 ,9 7 4 0 ,9 8 8 2 ,6 3 5 m 51 ,2 m
8,0 0 ,9 6 4 0 ,9 8 2 2 ,6 0 9 m 55 ,3 v i
9,0 0 ,9 4 4 0 ,9 7 0 2 ,5 5 5 m 63 ,6 in
10,0 0 ,9 2 7 0,961 2 ,5 1 0 m 7 1 ,9 m
12,0 0 ,8 9 8 0 ,9 4 2 2,4 3 1 m 8 9 ,1 m
14,0 0 ,8 7 2 0 ,9 2 5 2 ,3 5 9 n i 1 0 6 ,9 ni
16,0 0 ,8 5 4 0 ,9 1 0 2 ,3 1 1 m 1 2 4 ,6 m
18,0 0 ,8 3 7 0 ,8 9 6 2 ,2 6 6 v i 1 4 2 ,9 m
20,0 0 ,8 2 2 0 ,8 8 3 2 ,2 2 4 m 1 6 1 ,8 m
22,0 0 ,8 0 8 0,871 2 ,1 8 7 v i 1 8 1 ,0 m
24,0 0 ,7 9 6 0,861 2 ,1 5 4 m 2 0 1 ,0 m
26,0 0 ,7 8 5 0 ,8 5 2 2 ,1 2 3 m 2 2 0 ,0 m
28,0 0 ,7 7 5 0 ,8 4 3 2 ,0 9 8 m 2 4 0 .5 m
30,0 0,7 6 6 0 ,8 3 4 2 ,0 7 2 m 2 6 0 ,5 m
32,0 0 ,7 5 7 0 ,8 2 6 2 ,0 4 8 in 2 8 1 ,5 j»
c i a e m ? -2 -: -D1“-danych poprzednich, średnica najkorzystniejsza w ynosi 2,708 m . lłu ro - fcUnki „i mcy. w ytrzym a w ew n ętrzn e ciśnienie siupa wody 43,3 m . P rzy grubości TOrocisui, J nW> .HrC', a 7ninicj^za się do 2,708. 0,767 — 2,048 m, przyczeni w ytrzym ałość
“ieida “i n0 * ! ¥ , m 8i" pa w ody- Gdyby spad rurociągu był jednostajny i ciś-o «rertnin / i°d n o stajm o od 43,3 »1 do 281,6 m, m ożnaby stosować zam iast rurociągu ns ca)»i J a U g? rł" ,708 m ’ u do!u 2>0ł8 m ’ rurociąg o średnicy : 0,820 . 2,708 m = 2,230' m rtwnn i t l F0801’ ,przyczem 6tmln' 8padu n a e lą g n o jednej ty lk o śred n icy 2,230 m , będzie
acie spadu n a całym ciągu o średnicach zm iennych.
36* 6?
550 Z a k ła d y o s ile w o d n ej.
P rzy zm ianie średnicy, grubość ścianek w ym aga popraw y, i muBi być’ t0 0 ie^ ' 2“1' zm niejszona u g ó ry do 6,38 mm (zam iast 8,6 mm), natom iast u dołu zwiąkRZona do SM ™ Z am iast 3° O') OcOłem ru ro ciąg o stałej śre d n icy w danych w aru n k ach bądzie około 4,0 (0 i “ od r t o e C o zm iennej średnicy, ś r / n i a P a k o ś ć w ta k obliczonym rnroe,a8u o stałej średnicy w y p a d a : 2,13 m/sok., najw yższa d la zmiennej^ środnicy . 3,83 misek,
W praktyce, d łu g i ru ro ciąg o zm iennych średnicach należy podzielić na kilka o ■ cinków , obliczając d la n ich średnice stałe.
P rzed w lotam i do turbin, o d g a łęzien ia ru rociągu z a m y k a się zasuwą r ęczn a , w A m ery ce zam k nięciem Johnsona. Ł o p a tk i turbin zam yk ane są auto- m atem , który tak reg u lu je d o p ły w w o d y , a b y lic z b a obrotów turbiny, piz) 1 0 0 % o d cią żen iu n ie p rzek ro czy ła 1 0 % norm alnej, a przy raptow nem obicią
żeniu o 50 % n ie sp a d ła poniżej 4 % . J e s t to niezb ęd n e ze względu na u trzym an ie sta łeg o n a p ięcia n a gen eratorach . W sk u te k d ok ładn ej regulacji d o p ły w u w o d y p o w sta ją w ru rociągu uderzenia, które w y m a g a ją odpo
w ied n ieg o w zm o cn ien ia śc ia n e k , lub zastosow an ia p e w n y c h środków zapo
b ie g a w c z y c h .
J e śli spad na za k ła d z ie je s t n ied u ży , 2 0 — 30 m , m ożn a przed sam ym wlotem do turbin w sta w ić w ru ro cią g w ie ż ę ciśn ień , d zia ła ją c ą podobnie ja k komora p rzejścio w a . A m eryk an ie często dają w ie ż ę sto żk o w ą , lub zakończoną zbior
n ik iem (Surgtank). G dy rurociąg d łu g i, m ożn a p o sta w ie w ie ż ę lub zb“ r“' w p u n k c ie , g d z ie w y so k o ść n a to p o zw a la , i w ten sposób odciąż)- dolną c z ę ść rurociągu. (Por. za k ła d n a D r a c R om an ch e k o ło Grenobb.)
P r z y d u żych sp ad ach autom at z a m y k a turbinę w oln o, równocześnie w łą c z a ją c opór w od n y w obw ód prądu generatora. Czas zam yk an ia jest ta - o b liczon y, aby c iśn ie n ie n a k oń cu ru rociągu n ie p rzek roczyło pewnej usta-
J lonej g ra n icy . Równocześnie
z p rzym yk aniem dopływo, opór w o d n y w y łą c z a się sto
pniow o. In n y mechaniczny system d a się zastosować tyl
ko p rzy turbinach Peltoua, a p o le g a n a tem , iż prąd wody z d y szy , przez czas zatnykann turbiny, skierow uje się na p ły tę stalow ą (fig. 51). _
W z o r y A l l i e v i e-go d la o b liczen ia w ielk ości ude
rzen ia w ?ru rociągu podanej p o n iżej: Śred n ica rurociągu A p ręd k o ść.n o rm a ln a c0, ciśme-
S ł’ n ie norm alne n a końcu
rura-c iiig u y 0, d łu g o ść rurorura-ciągu L , rura-ciśn ien ie zm ienne p on ad norm alne y . P . k o ść p rzen oszen ia się reak cji, w c ią g u ż e la z n y m : a 10 0 0 m /sek. Czas za . k an ia ru rociągu J \ C zas, po którym objaw ia się m ax. u d e r z e n ia . nmx.
P ierw sza fa za u d erzen ia: i f — 2 y ^ H -j---j “ 0 • 1
-p rzyczem : H = y 0 -f- — ; i = = ~ i ^ W = ^ y ) ł i 0)i
= Ko= | / 2 g y 0
N astęp n e fa z y :
p r z y c z e m : 6*8
Z - — Z ( 2 - f - ; i 2) + l = 0
y ^ L c 0
Vo
g T y 0
Z a sa d y b u d o w la n e : S p ad y w y so k ie. 5 5 1
Zastosowaluość ty ch w zorów p rzy uderzeniu, w n a stęp u ją c y ch g ra n ica ch :
I. dla. a c 0 < V f f ! / 0 lub ~ ^ < 2 g y 0 będ zie t — odpow iedni
71 a
w zór 1 .
II, dla 2 g y 0 < a c0 < 3 g y 0, w zór 1. lu b 2 . III, dla a cQ > 3 g y 0, odpow iedni w zó r 2.
Z wzoru 2. o b lic z y ć m ożn a c z a s z a m k n ię cia taki, aby stosun ek ciśnień - = Z nie p rzek ro czy ł żądanej g ra n icy .
'Ja
W razie otw arcia turbin, rów nanie 1 . otrzym uje kształt:
a < K 0 - ( y o - * } j / f ^ ...
V 2 .d l/o
1
Eów nanie 2 . p ozostaje n iezm ien ion e, le c z b ęd zie w n iem m iarodajny ... , 2 L ujemny pierw iastek. N a jw ięk sza ob n iżk a ciśn ien ia objaw i sie po cza sie t Nazywając Cj prędkość w rurociągu, od p ow iad ającą otwartej turbinie, a s stosunek s = - — —, otrzym am y po u sta w ie n iu :
Vo
2 L Ci _ y 0 ( 1 — s) . ,
9 t y i ...
stąd, dla za ło żo n eg o stosunku s m o żem y o b liczy ć potrzebny cza s o tw a r c ia : T L Cl 2 V 7
<7 l/o ' (1— *)
2 L Np, L = 5 0 0 0 m , y 0 — 50 m , a = 1 0 0 0 rn/sek., c, — 1 ,5 6 5 rn/sek., —
= 10 sek. Z a ło ż y w sz y , że ciśn ien ie n ie m o że sp a ść poniżej 5 0 % , c z y li że fc= s — 0 ,5 0 , otrzym am y potrzebny c z a s za m k n ię cia :
Uq
m 50 0 0 .1 ,5 6 5 | / 4 . 0 ,5 = 4 5 ,r 9 ,8 1 . 50 Y (1 — 0 ,5)3
Dla t < o b liczam y c iśn ie n ie w zorem 1 o); dla t > —— tj. t > 1 0 sek.
2 Ij
wzorem 2 . G dyby cz a s o tw a rcia T b y ł m n ie jszy lub rów ny — = 10",
, c, 1 ,565
otrzym alibyśmy: 4' ( r ) == — = - h = = 0 ,05
“ o V 2 g l/o 4 . ( 0 = 0 ,0 5
i
= 0 ,0550 = (5 0 —y) at^ 9 Ciśnienie sp ad łob y z 50 m n a 4 ,1 3 m.
6 9
5 5 2 Z a k ła d y o s ile w o d n ej.
P ręd k ości w ru rociągach , ja k ie w yp ad ają z ob liczen ia m in. kosztu są aa og ó ł z n a czn e i d ochodzą do 4 ?»/sek., w yjątk ow o n a w et w y ż e j, przy mai o b ciążen iu . Ś red n ica ru rociągów dochodzi do 6 ,0 m .
P rzy m a ły c h c iśn ie n ia c h do 20 m , a wyjątko-wo do 4 0 m , w użycia żela zo b eto n i drzew o, w k sz ta łc ie ru rociągów z k lep ek . P r z y ciśnieniach w ięk sz y ch z a w sze żela zo , lub stal. M ało śr ed n ic e z rur cią g n io n y ch lub sp a w a n y ch , duże z rur n ito w a n y ch .
T u r b in y . D la spadów do 1 6 0 m , turbiny F r a n c isa , do 20 m zawsze, a w d u ży ch jed n o stk a ch do 100 m , o osi pionow ej, przy w y so k ich spadach n a jc zęśc ie j o osi p oziom ej. P rzy m a ły c h i zm ien n y ch sp a d a ch , turbiny Kap
ła n a ; p ow yżej 1 5 0 m spadu i m a ły c h ob jętościaeh z r e g u ły P e lto n y (fig .51), których sp ó łe z y n n ik i d zieln ości są z n a c z n ie k orzystn iejsze. T urbiny wedle m ożn ości n a le ż y z łą c z y ć bezpośrednio z generatorem , co w y m a g a wielkiej lic z b y obrotów turbiny. J e ś li się teg o celu n ie d a u z y sk a ć turbiną pojedyn
czą, nasad za sic n a w sp ó ln y w a ł p oziom y k ilk a k ó ł o m niejszej średnicy.
B u d y n ek zakładów- o w y so k im sp a d zie zu p ełn ie p od ob ny do budynku p rzy n isk ich spadach. B u ra ss ą c a z r e g u ły żela zn a , n ie betonow a, kauat o d p ły w o w y nie w poprzek budynku, le c z pod turbinam i, -wzdłuż budynku.
N a k o ń cu k a n a łu często p rzelew P o n c e le fa lub k a n a ł urządzony- dla po
m iaru przeponą, celem kontroli sp ó łc z y n n ik a d zieln o ści turbin.
K o s z t a i r e n t o w n o ś ć . K oszt za k ła d u w o d n eg o , lic z ą c n a jednostkę kon ia, w y p a d a n a 5 0 0 — 1 2 0 0 fr. w z ło c ie (przed w ojną). W yjątkow o ko
rzystnie p ołożon e s iły w N o rw eg ji k osztują do 1 0 0 i m niej fr. Natomiast za k ła d n a B o d a n ie w J o n s k o szto w a ł 2 5 0 0 fr./H P ., M urgw erk 1 9 0 0 mk./IIP.
B e n to w n o ść zak ład u w od n ego z a w isła nie od taniej in sta la c ji siły , lecz od za p ew n io n eg o zb ytu energji.
B o c z n e k o szta ru ch u zak ład u sk ła d a ją się z n a stęp u ją c y ch pozycji:
1. O procentow anie k ap itału . 2 . A m ortyzacja, ok oło 1% c a ło ści.
3. F u n d u sz od n ow y:
o ) B u d o w le w o d n e ...0,4%
b) K uroeiągi pod c i ś n i e n i e m ... 1,0%
c) B u d y n k i ... 1,0%
d ) U rząd zenie m ech a n iczn e (turbiny, generatory) . . . . 5,0%
e) G r u n t a ...0 ,0%
f ) B ó ż n e - w y d a t k i ... 0,3%
4 . K oszt u trzym an ia:
a) B u d ow le w o d n e ...0,3%
b) B u r o c ią g i ... 1,0%
ć) B u d y n k i ... 1.0%
d ) U rzą d ze n ie - m e c h a n i c z n e ... 3,0%
e) G r u n t a ... 0,0%
f ) B ó ż n e w y d a tk i ... 0,3%
5. S łu ż b a i ad m in istracja.
6 . U b ezp iecze n ia . 7 . P odatk i.
8 . N iep rzew id zia n e i dla za o k rą g len ia ok oło 5 ,0 % su m y kosztów po
przednich.
D z ie lą c su m ę w yp rod u k ow an ej p racy n a za k ła d zie p rzez k o szt roczny ruchu, otrzym am y k oszt produkcji 1 k w g . n a zak ła d zie. P r z y obliczeniu kosztu 1 k w g . n a m iejscu zb ytu, trzeba dodać je sz c z e k o szt roczn y linji przen iesien ia i transform atorów g łó w n y c h , oraz k o szt dodatkow ej pracy za k ła d ó w rezerw ow ych . J a k o p odstaw ę o b liczen ia k osztu w ła sn e g o trzeba p rzy ją ć 0 ,9 — 0 ,8 su m y produkow anej energji n a za k ła d zie, ze w zględu na straty w p rzen iesien ia i n a transform acjach. T a p raca n ie d a się jednak z b y ć w c a ło ś c i, a w k ażd ym razie n ie p o d łu g jed nolitej taryfy.
7 0