Как устроены шлюзы (анимация на примере Чебоксарской ГЭС). Как работает чебоксарский шлюз Шлюзовая гэс

Судоходный шлюз - гидротехническое сооружение на водных путях для обеспечения перехода кораблей из одного водного бассейна в другой с различными уровнями воды в них. Например, из водохранилища в реку. Посмотрим, как проходят шлюз большие корабли.

1. Это Волжская ГЭС. В составе гидроузла здесь есть две шлюзовые камеры. Вот сухогруз входит в подводной канал

2. Сухогруз «Сормовский 3064» заходит в шлюзовую камеру

3. По команде из диспетчерской он прижимается к одному из бортов шлюзовой камеры

4. Створки камеры закрываются под наблюдением сотрудника

5. Сотрудник шлюза смотрит, чтобы во время закрытия между створок не попал посторонний предмет:

6. Створки шлюзовой камеры закрыты. В шлюзовую камеру начинает поступать вода

7. Через несколько минут шлюзовая камера заполняется водой

8. Лишняя вода перетекает в водосброс

9. Швартовочная команда сухогруза

10. Вид с диспетчерской башни на верхние камеры шлюза

11. Нижние камеры шлюзы

12. Пассажирский теплоход «К.Минин» выходит из верхней шлюзовой камеры

13. Вид на водоотводный канал нижних шлюзовых камер

14. Ворота шлюза, общий вес которых составляет 390 тонн. За полвека здесь было осуществлено почти 423 тысячи шлюзований, через створки главных ворот прошли 950 тысяч судов. Общий объем грузоперевозок превысил 802 миллиона тонн

Сбылась детская мечта – сходил в гости на Чебоксарский шлюз! На прошлой неделе, я уже рассказывал «Как работает нижегородский шлюз », а сегодня можем сравнить его с чебоксарским. Как обычно, обо всем по порядку. Поехали на очередную закрытую территорию!

#2. Обычно, все привыкли видеть шлюз со стороны дороги-моста через Волгу. А это вид с противоположной стороны шлюза. Для начала просто посмотрите на две фотографии. Это шлюз до сброса воды:

#3. А это после сброса воды. Вот примерно на столько и опускаются\поднимаются суда, проходя шлюзование:

#4. Мы специально прибыли сюда пораньше, т.к. в это время, обычно, много судов. Однако в этот день желающих прошлюзоваться не было... Поэтому отправили местный катер на спецзадание. Верхние ворота шлюза опущены и катер свободно входит в шлюз:

#5. Швартуется и начинается сброс воды... так, стоп на катере не интересно. Нам повезло и на подходе нефтяное судно. Буду рассказывать и показывать на его примере, буквально через пару фоток.

#6. Все считают, что Чебоксарский шлюз – это часть Чебоксарской ГЭС. На самом деле это две разные организации, поэтому попасть сюда не так просто как на ГЭС. Но благодаря Ирине Беликовой (специалист по связям с общественностью Чебоксарской ГЭС), нас пустили и сюда.

Итак, справа сама ГЭС, слева шлюз. Чебоксарский шлюз имеет две нити, или камеры, которые работает независимо друг от друга:

#7. Шлюзы имеют номера 17 и 18:

#8. А теперь вернемся к шлюзованию. В аванпорт, «Капитан Сергеев» уже толкает нефтеналивные баржи и направляется в один из шлюзов:

#9. Верхние ворота опускаются, открывая судну доступ в порт:

#10. Максимальная высота 17,5 метров. Для примера, некоторые трехпалубники не вписываются в эти габариты и вынуждены опускать некоторые мачты:

#11. Для сравнения, в шлюз пока вошла лишь половина баржи:

#12. А вот теперь полностью, я даже боялся, что она туда не влезет:)

#13. Вы думаете, что баржа перевозит нефть? Открою страшную тайну, она перевозит рассаду:). Сами смотрите, огурцы, помидоры, петрушка:

#14. Как только баржа вошла в шлюз, матросы швартуют ее, чтобы исключить раскачивание:

#15. Швартуют вот к таким плавучим буйкам, которые поднимаются и опускаются при наполнении\опустошении шлюза:

#16. Судно глушит двигатель. Начинают закрывать (поднимать) верхние ворота:

#17. Сразу же прилетают чайки, в надежде найти рыбу. К сожалению, в этот раз пусто:

#18. Начинается процесс сброса воды:

#19. Все ниже и ниже:

#20. И еще ниже... перепад уже 10 метров, "бьют фонтаны":

#21. За безопасностью прохода следят судопроводницы. Для них оборудованы небольшие будки:

#22. Здесь все самое необходимое: спасательный круг, жилет, можно даже поспать.

#23. Как только судно швартуется, судопроводница связывается с центральным пунктом и разрешает начать шлюзование. Если что-то пойдет не так, то у нее есть большая красная кнопка, при нажатии на которую, весь процесс сразу же останавливается

#24. Сброс воды из шлюзовой камеры, происходит частично за нижние ворота:

#25. Другая часть воды сбрасывается в нижний бьеф Чебоксарской ГЭС:

#26. Как только вода достигает уровня нижнего бьефа, судно отшвартовывают, открываются нижние ворота шлюза:

#27. и судно покидает шлюзовую камеру. Напомню, что весь процесс шлюзования полностью бесплатен. Однако, есть график начала\окончания навигации (середина апреля и октября), и если судно опаздывает и не вписывается в этот график, то за шлюзование придется платить. Стоимость примерно 240 тыс.руб - это стоимость работы одного дня шлюза (если за день пройдет несколько судов, то сумму между ними поделят)

#28. В чем особенность Чебоксарского шлюза. Если на Нижегородском шлюзе наполнение воды происходит через верхние ворота, то на чебоксарском используется донное наполнение. Т.е. вода не бьет напором спереди, а равномерно наполняет камеру шлюза снизу. Это позволяет практически исключить раскачку судов. Наполнение воды происходит через подземные галереи:

#30. Теперь отправляемся в центр управления шлюзом, который находится в этой башне:

#31. На каждую нить шлюза, установлено отдельное оборудование: слева и справа, соответственно:

#32. Все стенды собраны вручную, сотрудниками шлюза

#34. Общение с капитаном судна производится посредством раций:

#35. Никакие самые современные системы не заменят надежного друга:

#36. Блогеры за работой

#37. А это пространство между двумя камерами шлюза. Так сказать склад запасных частей. Если летом сотрудники шлюза заняты непосредственно шлюзованием, то зимой они занимается полным техосмотром и ремонтом механизмов

#38. Думаете зонтик здесь для человека? Нет, это для точности работы прибора. С помощью него, сотрудники измеряют на сколько "продавливаются" верхние ворота, когда вода сбрасывается из шлюза. В этот момент вода с верхнего бьефа давит на них и они прогибаются, вот за этим прогибом они и следят. Сотрудник сообщил, что все в норме:

#39. Помощник в это время находится на верхних воротах, его задача установить\убрать метку, на который наводится прибор:

#40. Машзал Чебоксарского шлюза

#42. Еще немного интересных наблюдений. Что необычного видите?

#43. А так? Видите ворота и рельсы?

#44. А это с другой стороны шлюза. Недостающая часть, поднималась и опускалась (да и сейчас может) и по этим рельсам завозились все механизмы при строительстве ГЭС

#45. За возможность попасть и увидеть как работает объект, огромное спасибо Сергею Олеговичу Марченко, всем сотрудникам Чебоксарского шлюза и специалисту по связям с общественностью ф илиала ОАО «РусГидро » – «Чебоксарская ГЭС », Ирине Беликовой.

Приятно, что дочитали до конца. Буду благодарен за обратную связь!

Изобретателем судоходного шлюза можно считать помощника министра транспорта китайской провинции Хуайнань по имени Цяо Вэй-Юэ. Решив раз и навсегда покончить с кражами зерна, он велел соорудить конструкцию, позволявшую судам преодолевать перепад высот без риска повреждения корпуса. Историческую эстафету подхватили голландцы, чуть позже - итальянцы. Собрали несколько фото и видео о том, как эти гидротехнические сооружения поживают в наши дни
Шлюзовая камера Угличской ГЭС ночью. Гидроэлектростанцию в Угличе запустили в 1940 году и она сыграла важную роль в обеспечении Москвы электроэнергией во время войны. А ещё именно её сооружение способствовало затоплению старой части Калязина, который сейчас знаменит одиноко стоящей на воде колокольней.

Шлюзы №7 (передний план) и №8 Канала имени Москвы - на пути из Химкинского водохранилища в Москва-реку.

Один из деревянных шлюзов на реке Теза в Ивановской области - от устья до города Шуя этот приток Клязьмы был сделан судоходным для катеров. С 2000 года исторические деревянные шлюзы постепенно заменяют на современные конструкции.

Шлюз номер 5 на реке Теза - один из двух, который оставили деревянным как памятник инженерному искусству XIX века. Сама система гидроузлов функционирует здесь более 170 лет.

Первую попытку соединить Волгу и Дон в месте их наибольшего сближения историки относят к середине XVI века. В 1569 году турецкий султан Селим II, известный своим походом на Астрахань, направил 22 000 солдат вверх по Дону с целью прорыть канал между двумя реками. Однако всего спустя месяц турки отступили «с великой бранью», заявив, по словам летописцев, что «даже всем турецким народом тут и за 100 лет ничего не сделать»
На фото: первый шлюз на канале Волга-Дон, находится в черте города Волгоград

Рыбаки на шлюзе «Северка» в низовях Москва-реки. Коломна.

На Волго–Доне, шлюз №2.

Москва, один из шлюзов Канала имени Москвы.

Видео: небольшое судно проходит первый шлюз Волго-Дона.

Чайки - неизменные спутники речных судов в умеренных широтах. Рыбинск.

Другой вид на шлюз в Рыбинске. Цитируем источник:

«Шлюз вблизи ГЭС работает по принципу двухкамерных резервуаров. В них поступает половина всего объёма воды из водохранилища. Вода постепенно переливается из одной камеры в другую, а затем суда спускаются в Волгу. Наличие второй камеры позволяет сэкономить время при прохождении шлюз. Перепад воды в них составляет 18 метров, их длина – 300 метров, а ширина – 30. Нижние ворота шлюза имеют две створки, а верхние представляют собой цельный щит, уходящий на дно и способный поворачиваться вокруг горизонтальной оси.»

Два мрачноватых человека курят около технического сооружения рядом со шлюзом №3 Беломорканала.

Проход шлюза на парусном судне, Беломорканал.

Канал имени Москвы участок Покровское - Стрешенево.

Река Свирь, соединяющая Ладожское и Онежское озеро. Теплоход "Михаил Шолохов" в шлюзе Верхнесвирской ГЭС

Скульптурная группа «Казаки» у 15-го шлюза Волго-Донского канала (в черте города Волгодонск, Ростовская область)

Шлюз на судоходном канале Брюссель-Шарлеруа, Бельгия. 2005 год.

Руины Петровского шлюза Мариинской водной системы. Цветное фото 1909 года, автор - Сергей Прокудин-Горский. Мариинская водная система была сооружена в годы царствования Павла I и на момент, когда была сделана фотография, функционировала, но некоторые участки были закрыты и заменены новыми. В результате нескольких реноваций в течение XIX века Волго-Балтийский путь сильно сократился. А в 1963 году Мариинскую водную систему окончательно сменил Волго-Балт.

Другой снимок Мариинской системы от Прокудина-Горского: Черниговский шлюз за Дубно на Новоладожском канале (ныне на территории Волховского района Ленинградской области)

Тверецкий шлюз в черте города Вышний Волочёк - когда-то здесь начиналась первая в России искуственная водная система - Вышневолоцкая. Она была сооружена при Петре I. На месте старого шлюза сейчас уже даже нет русла реки - там находится дачный посёлок.

Памятный знак недалеко от старого местоположения Тверецкого шлюза Вышневолоцкой системы. Кстати, движение по системе было односторонним, от Волги к Петербург. Обратно суда идти не могли: Боровицкие пороги на Мсте были непроходимы при плавании вверх по течению.

Бухтарминский шлюз, ГЭС на реке Иртыш, ниже устья реки Бухтарма вблизи города Серебрянска, Восточно-Казахстанской области, Казахстан. Входит в Иртышский каскад ГЭС.

Про Бухтарминский шлюз с фото выше даже есть песня!

ГЭС - это гидроэлектростанция, преобразующая энергию водного потока в электрическую. Поток воды, падая на лопасти, вращает турбины, которые, в свою очередь, приводят в движение генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую. Гидроэлектростанции сооружаются на руслах рек, при этом обычно строятся плотины и водохранилища.

Принцип работы

Основа работы ГЭС - это энергия падающей воды. Из-за разности уровней речная вода образует непрерывный поток от истока к устью. Плотина - неотъемлемая часть практически всех гидроэлектростанций, перекрывает движение воды в русле реки. Перед плотиной образуется водохранилище, создавая значительную разницу уровня воды до и после нее.

Верхний и нижний уровень воды называют бьефом, а разницу между ними - высотой падения или напором. Принцип работы достаточно прост. На нижнем бьефе устанавливается турбина, на лопасти которой направляется поток с верхнего бьефа. Падающий поток воды приводит в движение турбину, а она через механическую связь вращает ротор электрического генератора. Чем больше напор и количество воды, проходящее через турбины, тем выше мощность гидроэлектростанции. Коэффициент полезного действия составляет около 85%.

Особенности

Существует три фактора эффективного производства энергии на гидроэлектростанциях:

• Круглогодичная гарантированная водообеспеченность.
• Благоприятствующий рельеф. Наличие каньонов и перепадов способствуют гидростроительству.
• Больший уклон реки.

Эксплуатация гидроэлектростанция имеет несколько, в том числе сравнительных особенностей:

• Себестоимость производимой электроэнергии существенно меньше, чем на других видах электростанций.
• Возобновляемый источник энергии.
• В зависимости от количества энергии, которое должна производить ГЭС, ее генераторы можно быстро включать и выключать.
• По сравнению с другими видами электростанций ГЭС намного меньше влияет на воздушную среду.
• В основном ГЭС - это удаленные от потребителей объекты.
• Строительство гидроэлектростанций очень капиталоемкое.
• Водохранилища занимают большие территории.
• Строительство плотин и устройство водохранилищ перекрывает многим видам рыб пути к нерестилищам, что кардинально меняет характер рыбного хозяйства. Но при этом в самом водохранилище устраиваются рыбоводческие хозяйства, увеличиваются запасы рыбы.

Виды

Гидроэлектростанции разделяют по характеру возведенных сооружений:

• Приплотинные ГЭС - это самые распространенные в мире станции, в которых напор создается плотиной. Строятся на реках с преимущественно небольшим уклоном. Для создания большого напора под водохранилища затопляются значительные территории.
• Деривационные - станции, сооружаемые на горных реках с большим уклоном. Нужный напор создается в обходных (деривационных) каналах при сравнительно малом расходе воды. Часть потока реки через водозабор направляется в трубопровод, в котором создается напор, что приводит в движение турбину.
• Гидроаккумулирующие станции. Они помогают справиться энергосистеме с пиковыми нагрузками. Гидроагрегаты таких станций способны работать в насосном и генераторном режиме. Состоят из двух водохранилищ в разных уровнях, соединенных трубопроводом с гидроагрегатом внутри. При высоких нагрузках вода сбрасывается из верхнего водохранилища в более низкое, при этом происходит вращение турбины и вырабатывается электричество. При низком спросе вода перекачивается назад из низкого хранилища в более высокое.

Гидроэнергетика России

На сегодняшний день в России суммарно вырабатывается более 100 МВт электроэнергии на 102 гидроэлектростанциях. Общая мощность всех гидроагрегатов ГЭС России составляет порядка 45 млн кВт, что соответствует пятому месту в мире. Доля ГЭС в общем количестве вырабатываемой электроэнергии в России составляет 21 % - 165 млрд кВт*ч/год, что также соответствует 5 месту в мире. По количеству потенциальных гидроэнергоресурсов Россия стоит на втором месте после Китая с показателем 852 млрд кВт*ч, но при этом степень их освоения составляет лишь 20%, что существенно ниже, чем практически у всех стран мира, в том числе развивающихся. Для освоения гидропотенциала и развития российской энергетики в 2004 году была создана Федеральная программа по обеспечению надежной эксплуатации функционирующих гидроэлектростанций, завершение действующих строек, проектирование и возведение новых станций.

Список крупнейших ГЭС России

• Красноярская ГЭС — г. Дивногорск, на реке Енисей.
• Братская ГЭС — г. Братск, р. Ангара.
• Усть-Илимская — г. Усть-Илимск, р. Ангара.
• Саяно-Шушенская ГЭС — г. Саяногорск.
• Богучанская ГЭС — на реке. Ангара.
• Жигулёвская ГЭС — г. Жигулевск, р. Волга.
• Волжская ГЭС — г. Волжский, Волгоградская обл, река Волга.
• Чебоксарская — г. Новочебоксарск, река Волга.
• Бурейская ГЭС — пос. Талакан, река Бурея.
• Нижнекамская ГЭС — Челны, р. Кама.
• Воткинская — г. Чайковский, р. Кама.
• Чиркейская — река. Сулак.
• Загорская ГАЭС — река. Кунья.
• Зейская — г. Зея, р. Зея.
• Саратовская ГЭС — река. Волга.

Волжская ГЭС

В прошлом Сталинградская и Волгоградская ГЭС, а ныне «Волжская», расположенная в одноименном городе Волжский на реке Волга, средненапорная станция руслового типа. На сегодняшний день считается крупнейшей гидроэлектростанцией в Европе. Количество гидроагрегатов - 22, электрическая мощность - 2592,5 МВт, среднегодовое количество вырабатываемой электроэнергии 11,1 млрд кВт*ч. Пропускная способность гидроузла - 25000 м3/с. Большая часть вырабатываемой электроэнергии поставляется местным потребителям.

Возведение ГЭС стартовало в 1950 году. Пуск первого гидроагрегата был осуществлен в декабре 1958. В полном объеме Волжская гидроэлектростанция заработала в сентябре 1961 года. Ввод в эксплуатацию сыграл важнейшую роль в объединении значимых энергосистем Поволжья, Центра, Юга и энергоснабжения Нижнего Поволжья и Донбасса. Уже в 2000-х годах было произведено несколько модернизаций, что позволило увеличить общую мощность станции. Кроме производства электроэнергии Волжская ГЭС используется для орошения засушливых земельных массивов Заволжья. На сооружениях гидроузла устроены автодорожные и железнодорожные переходы через Волгу, обеспечивающие связь районов Поволжья между собой.

Рассказ про Волжскую ГЭС начну с судоходного шлюза.
Волжская ГЭС является средненапорной гидроэлектростанцией руслового типа. В состав основных гидротехнических сооружений входят: здание ГЭС, бетонная водосливная и земляная плотины, судоходные сооружения.
Судоходные сооружения (шлюзы, судоподъемники и др.) - предназначены для подъема или опускания судов с одного уровня воды на другой.
В составе гидроузла две шлюзовые камеры, под номерами 30 и 31.

2. Сухогруз входит в подходной канал.

3. Теплоход с туристами в одной из камер шлюза.

4. Сухогруз "Сормовский 3064" заходит в шлюзовую камеру.

5. По команде из диспетчерской он прижимается к одному из бортов шлюзовой камеры.

6. Створки камеры закрываются под наблюдением сотрудника.

7. Сотрудник шлюза смотрит, чтобы во время закрытия между створок не попал посторонний предмет.

8. Створки шлюзовой камеры закрыты. В шлюзовую камеру начинает поступать вода.

9. Через несколько минут шлюзовая камера заполняется водой.

10. Лишняя вода перетекает в водосброс.

11. Швартовочная команда сухогруза.

12. Вид с диспетчерской башни на верхние камеры шлюза.

13. Нижние камеры шлюзы.

14. Пассажирский теплоход "К.Минин" выходит из верхней шлюзовой камеры.

15. Вид на водоотводный канал нижних шлюзовых камер.

16. В здании межшлюзовой ГЭС, конструктивно являющейся частью гидроузла, но юридически не относящейся к Волжской ГЭС, установлено два поворотно-лопастных гидроагрегата ПЛ30-В-330.

17. Ворота шлюза, общий вес которых составляет 390 тонн.
За полвека здесь было осуществлено почти 423 тысячи шлюзований, через створки главных ворот прошли 950 тысяч судов. Общий объем грузоперевозок превысил 802 миллиона тонн.