Camera de echilibru

O cameră de echilibru (sau echilibru horn ) este esențială componentă hidraulică pentru reglarea debitelor de transport a apei între un bazin de acumulare și o hidrocentrală : este un vertical bine situat în apropierea capului de vană care acționează ca un tampon neutralizând variațiile debitului tunelului de alimentare și făcând posibilă limitarea contribuției sale la ciocanul de apă .

Funcția unei camere de echilibru este substanțial aceeași în pompare ca în turbină. Interesul său este cu atât mai important cu cât înălțimea de cădere este mare și cu cât sistemul de aducție este lung.

Vom vorbi, în general, despre un coș de echilibru atunci când configurația terenului necesită crearea unui volum tampon extern (acesta este cazul stației electrice Manic 5 din Hydro-Québec ).

Elementele sistemului de aducție

Pentru o structură de cap mediu și înalt , sunt necesare țevi lungi pentru alimentarea turbinelor ( Pelton sau Francis ) cu apă din structura de reținere. Cu cât este mai mare presiunea, cu atât conducta trebuie să fie mai robustă și cu atât costul liniar este mai mare. Din acest motiv, sistemul de aducție cu cap ridicat cuprinde următoarele elemente:

o galerie de aprovizionare cu pantă redusă care transportă apa la altitudine (la presiune scăzută),
un stâlp (sau puț blindat) cu o pantă abruptă care transportă apa către turbine (la presiune ridicată),
o cameră de echilibru care este un arbore vertical (sau oblic în funcție de teren) deschis la vârful său și a cărui bază este situată la joncțiunea galeriei și a forței de conducere și a cărei înălțime a capului este situată la câteva zeci de metri cel al rezervorului de apă al rezervorului.

Operațiune

Pentru o stare de funcționare staționară , debitele galeriei și ale țevii sunt identice și camera de echilibru nu joacă niciun rol. Apare atunci când apare o variație a debitului ( stare tranzitorie ) în urma unei modificări a deschiderii supapelor instalației sau a injectoarelor :

Când injectorul este deschis, setarea în mișcare a apei din conductă este direct legată de debitul care crește: volumul conținut în camera de echilibru face posibilă alimentarea conductei în timp ce așteptați fluxul galeriei ia treptat peste.
Când injectorul este închis, rolul camerei de echilibru este de a absorbi temporar excesul de apă care vine din galerie (precum și energia cinetică a acesteia), astfel încât să nu contribuie la creșterea presiunii din galerie, și mai ales în conducta care este deja supusă efectului ciocanului de apă produs de apa pe care o conține. De îndată ce fluxul țevii este anulat, există o mișcare de legănare între rezervor și cameră ( vase comunicante ) care se amortizează treptat datorită căderilor de presiune din galerie.
În orice moment, asigurarea unei rezerve de putere exploatate pentru reglarea rețelelor electrice are ca rezultat variații ale puterii produse de centrală. Camera, al cărei nivel de apă fluctuează constant, acționează ca un fel de cuplare între fluxurile din amonte și din aval.

Design și stabilitate

Dimensiunea camerei de echilibru influențează puternic constrângerile de funcționare ale instalației, în special diagramele care stipulează viteza maximă de deschidere și închidere a injectoarelor:

Volumul care poate fi stocat peste nivelul rețelei (nivelul static al camerei) trebuie să fie suficient pentru a absorbi excesul de debit în cazul unei opriri de urgență a instalației.
Volumul care poate fi retras sub nivelul rezervorului trebuie să fie suficient pentru a asigura debitul deficitar la pornirea unităților de producție.

Mai mult, chiar și în modul staționar, în mod obișnuit atunci când controlul instalației are ca scop producerea unei puteri de referință date, mici variații ale deschiderii injectoarelor pot fi cauza instabilităților în sistemul de alimentare (văzut ca un sistem dinamic ). Atunci când este proiectată camera de echilibru, alegerea caracteristicilor sale trebuie să garanteze absența unor astfel de fenomene.

Stabilitatea este îmbunătățită prin creșterea secțiunii camerei și încorporarea unei clapete de accelerație la baza acesteia.

Note și referințe

Note

Pentru unele instalații vechi sau cu putere redusă, această galerie este liberă: în acest caz nu includ o cameră de echilibru
Se alege un traseu cât mai scurt posibil pentru a limita costurile de construcție
coloanei de apă este situat în acest caz ușor sub nivelul corpului de apă din amonte, diferența datorându-se căderilor de presiune ale galeriei.
Nerespectarea acestor constrângeri poate duce la dificultăți serioase, în special dacă acestea duc la vărsări semnificative ale camerei de echilibru.

Referințe

Site care descrie pe scurt dezvoltarea Cleuson-Dixence. , hidroexploatare.ch
Gerard Piccolier, [PDF] Studiul stabilității camerelor de echilibru