水电站压力管道Word文件下载.docx
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按布置方式分
按材料分
明管:
暴露在空气中(无压引水式电站)
钢管(大中型水电站)
钢筋混凝土管(小型电站)
地下埋管(隧洞埋管):
埋入岩体。
(有压引水电站)
不衬砌、锚喷或混凝土衬砌、钢衬混凝土衬砌,聚酯材料管
混凝土坝身埋管:
依附于坝身(混凝土重力坝及重力拱坝),包括:
坝内管道、坝上游面管、坝下游面管
钢筋混凝土结构、钢衬钢筋混凝土结构
第二节压力管道的线路选择及尺寸拟定
一、供水方式
1.单元供水:
一管一机。
不设下阀门。
优点:
结构简单(无岔管)、工作可靠、灵活性好,易于制作,无岔管
缺点:
造价高
适用:
(1)单机流量大、长度短的地下埋管或明管;
(2)混凝土坝内
管道和明管道
2.联合供水:
一根主管,向多台机组供水。
设下阀门。
造价低
结构复杂(岔管)、灵活性差
、
(1)机组少、单机流量小、引水道长的地下埋管和明管
3.分组供水:
设多根主管,每根主管向数台机组供水。
压力水管较长,机组台数多,单机流量较小的情况。
地下
单元供水联合供水分组供水
埋管和明管
二、明管布置
管道与主厂房的关系:
1.正向引近:
低水头电站。
水流平顺、水头损失小,开挖量小、交通方便。
钢管发生事故时直接危机厂房安全。
2.纵向引近:
高、中水头电站。
避免水流直冲厂房。
3.斜向引近:
分组供水和联合供水。
(a)、(b)正向引进(c)、(d)纵向引进(e)斜向引进
压力水管引进厂房的方式
三、线路选择
压力管道的线路选择应结合引水系统中的其它建筑物(前池、调压室)和水电站厂房布置统一考虑。
1.路线尽可能短、直。
(经济、水头损失小、水击压力小)一般设在陡峻的山脊上。
2.地质条件好。
山体稳定、地下水位低、避开山崩、雪崩地区。
3.尽量减小上下起伏,避免出现负压;
转弯半径R≯3D。
四、压力管道直径的选择
压力管道经济直径确定是压力管道的主要设计内容之一。
1.动能经济比较法:
基本原理与渠道相同(压力管道要考虑流速、水击压力的影响),拟定几个直径,进行动能经济计算,比较确定最优经济直径。
2.经验公式法:
简化条件推导公式。
精度较低,初步设计时采用
Qmax——压力管道设计流量,H—设计水头
3.经济流速法:
压力管道的经济流速一般为4~6m/s,最大不超过7m/s,De=Qmax/Ve
注:
确定压力钢管直径的公式有很多。
经验公式法或经济流速方法的设计结果可作为参考。
第三节明钢管的敷设方式及附件
一、明钢管的敷设方式和支承方式
明钢管一般敷设在一系列支墩上,离地面不小于60cm(便于维护和检修)。
水管受力明确,在自重和水重作用下,水管在支墩上相当于一个多跨连续梁;
每隔120~150m或在钢管轴线转弯处(包括平面转弯和立面转弯)设置镇墩,将水管完全固定,相当于梁的固定端。
连续式布置:
管身在两镇墩间连续,不设伸缩节。
温度应力大,一般较少采用。
明钢管的敷设
分段式:
两镇墩间设伸缩节(上镇墩的下游侧)。
温度应力小。
(一)镇墩
1.功用:
固定钢管,承受因水管改变方向而产生的轴向不平衡力。
水管在此处不产生任何方向的位移。
2.布置:
水管转弯处,直线段不超过150m。
3.类型:
一般由混凝土浇制,靠自重维持稳定。
(1)封闭式:
应用广泛。
结构简单,节约钢村,固定效果好。
(2)开敞式:
采用较少。
易于检修,但受力不均匀。
开敞式镇墩
封闭式镇墩
(二)支墩
承受水重和管重的法向分力。
相当于连续梁的滚动支承,允许水管在轴向自由移动(温度变化时)。
间距6~12m,D特别大时,L取3m。
支墩间距小→M、Q(弯矩和剪力)小→支墩造价高。
(1)滑动式:
支承环式、鞍式
鞍式:
包角:
90~120,结构简单,造价低,摩擦力大,支承部位受力不均匀,D<
1m。
支承环式:
在支墩处管身四周加刚性支承环。
摩擦力小,支承部位受力较均匀,D<
2m
(2)滚动式:
在支承环与墩座之间加圆柱形辊轴,f小,D>
2m。
(3)摆动式:
在支承环与墩座之间设一摆动短柱。
f很小,D>
滑动支墩
滚动支墩摆动支墩
二、阀门及附件
(一)闸门及阀门
1.快速平板闸门(事故门)——压力管道进口(前池、调压室、水库)。
作用:
在压力管道发生事故或检修时用以切断水流。
2.快速阀门(事故阀或下阀门)——水轮机进口前(联合供水或分组供水),
为避免一台机组检修影响其他机组的正常运行,或在调速器、导水叶发生故障时,为紧急切断水流,防止机组产生飞逸。
类型:
平板阀、蝴蝶阀、球阀
(1)平板阀:
框架+板面构成。
阀体在门槽中的滑动方式与一般的平板闸门相似。
平板阀一般用电动或液压操作。
这种阀门止水严密,运行可靠,但需要很大的启闭力,动作缓慢,易产生汽蚀,常用于直径较小的水管。
(2)蝶阀:
由阀壳+阀体组成。
阀壳为一短圆筒,阀体形似圆盘,在阀壳内绕水平或垂直轴旋转。
阀门关闭时,阀体平面与水流方向垂直;
开启时,阀体平面与水流方向一致。
蝶阀关蝶阀开
优点:
启闭力小,操作方便迅速,体积小,重量轻,造价较低;
缺点:
在开启状态时由于阀门板对水流的扰动,造成附加水头损失和阀门内汽蚀现象;
在关闭状态时,止水不严密,不能部分开启。
适用:
大直径、水头不很高的情况。
目前蝴蝶阀应用最广,最大直径可达8m以上,最大水头达200m。
蝴蝶阀要求在动水中关闭,静水中开启。
(3)球阀:
球形外壳+可旋转的圆筒形阀体+附件。
阀体圆筒的轴线与水管轴线一致时,阀门处于开启状态,若将阀体旋转90o,使圆筒一侧的球面封板挡住水流通路,则阀门处于关闭状态。
在开启状态时实际上没有水头损失,止水严密,结构上能承受高压;
是尺寸和重量大,造价高。
高水头电站的水轮机前阀门。
球阀是在动水中关闭,在静水中开启。
球阀关球阀开
(二)附件
(1)伸缩节
消除温度应力,且适应少量的不均匀沉陷
位置:
常在上镇墩的下游侧
(2)通气阀
当阀门紧急关闭时,向管内充气,以消除管中负压;
水管充水时,排出管中空气
阀门之后
(3)进人孔
检修钢管;
钢管上方;
直径:
50cm左右。
(4)旁通阀及排水设备
旁通阀:
设在水轮机进水阀门处;
阀门前后平压后开启,以减小启闭力。
排水管:
水管的最低点应设置;
在检修水管时用于排出管中的积水和渗漏水。
采用较