水電站水平底鋼岔管結(jié)構(gòu)及水力特性

采用girimaji非線性紊流模型和willam-warnke五參數(shù)破壞模型分別模擬彎肘形尾水管水流狀態(tài)和混凝土材料,并使用apdl語(yǔ)言編制了尾水管隔墩的結(jié)構(gòu)和水力聯(lián)合優(yōu)化程序。使用該程序?qū)σ缓哟彩剿娬疚菜芗夹g(shù)改造進(jìn)行分析,得到了隔墩下移的較優(yōu)值,為工程設(shè)計(jì)提供了可靠的數(shù)值依據(jù)。

通過(guò)模型試驗(yàn)研究，對(duì)小浪底水電站原尾水岔體型進(jìn)行了修改，減小水力損失，每年可多發(fā)千萬(wàn)ｋｗｈ電。年效益達(dá)百萬(wàn)余元。

對(duì)擬建水庫(kù)的長(zhǎng)、短旁通洞排沙效果進(jìn)行了水工模型試驗(yàn)研究,試驗(yàn)中率定了旁通洞的泄流能力；觀測(cè)了旁通洞進(jìn)口及洞內(nèi)流態(tài)；測(cè)量了長(zhǎng)、短旁通洞在正常水位下,宣泄不同流量時(shí)的含沙量等。試驗(yàn)結(jié)果表明:在閘門全開(kāi)情況下,長(zhǎng)、短旁通洞的泄流能力均超過(guò)200m3/s；在輸沙模數(shù)1200t/km2考慮下,長(zhǎng)旁通洞方案中水典型年過(guò)機(jī)年平均含沙量為51.3g/m3,短旁通洞方案中水典型年過(guò)機(jī)年平均含沙量為59.0g/m3。研究結(jié)果證明:長(zhǎng)、短旁通洞泄流能力均滿足分流要求、旁通洞進(jìn)口段與導(dǎo)流洞結(jié)合段無(wú)不良流態(tài)、短旁通洞的輸沙能力略優(yōu)于長(zhǎng)旁通洞方案。

通過(guò)模型試驗(yàn)驗(yàn)證了與消力池底板具有一定高差且基本平行的多股、多層射流進(jìn)入消能水體的中部,在各主流的四周形成消能旋滾、強(qiáng)剪切三元紊動(dòng)的新型消能工,具有霧化較低、消能效率較高、流態(tài)穩(wěn)定等特點(diǎn),能夠有效地解決泄洪前沿寬度有限、單寬流量較大、下游河道水位變幅較大的水電工程泄洪消能難題。

為了研究調(diào)壓井在水輪機(jī)負(fù)荷變化時(shí)的水力學(xué)特性,以漾洱水電站調(diào)壓井為研究對(duì)象,通過(guò)數(shù)值法計(jì)算調(diào)壓井穩(wěn)定斷面面積、阻抗孔尺寸、最高水位和最低水位,同時(shí)為了論證數(shù)值法可行性,采用調(diào)節(jié)保證計(jì)算機(jī)組轉(zhuǎn)速、蝸殼壓力和尾水管壓力,且以模型試驗(yàn)進(jìn)一步分析調(diào)壓井水力學(xué)特性.結(jié)果表明:調(diào)壓井的穩(wěn)定斷面面積為688.134m2,阻抗孔直徑為4.50m,最高涌波水位低于調(diào)壓井頂高程2.120m,最低涌波水位高于調(diào)壓井底板5.541m;蝸殼最大壓力水頭升高值為67.85m,上升率為29％;機(jī)組轉(zhuǎn)速上升值為350.7r/min,上升率為40％;尾水管最低壓力水頭為0;蝸殼壓力、機(jī)組轉(zhuǎn)速和尾水管壓力在安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理范圍內(nèi);調(diào)壓井水流穩(wěn)定,流態(tài)良好,沒(méi)有產(chǎn)生旋渦,沒(méi)有出現(xiàn)負(fù)壓,阻抗孔上下壓力差較小.因此調(diào)壓井水力學(xué)特性良好,調(diào)壓井體型是合理的.

對(duì)擬建水庫(kù)的長(zhǎng)、短旁通洞排沙效果進(jìn)行了水工模型試驗(yàn)研究,試驗(yàn)中率定了旁通洞的泄流能力;觀測(cè)了旁通洞進(jìn)口及洞內(nèi)流態(tài);測(cè)量了長(zhǎng)、短旁通洞在正常水位下,宣泄不同流量時(shí)的含沙量等.試驗(yàn)結(jié)果表明：在閘門全開(kāi)情況下,長(zhǎng)、短旁通洞的泄流能力均超過(guò)200m3/s;在輸沙模數(shù)1200t/km2考慮下,長(zhǎng)旁通洞方案中水典型年過(guò)機(jī)年平均含沙量為51.3g/m3,短旁通洞方案中水典型年過(guò)機(jī)年平均含沙量為59.0g/m3.研究結(jié)果證明：長(zhǎng)、短旁通洞泄流能力均滿足分流要求、旁通洞進(jìn)口段與導(dǎo)流洞結(jié)合段無(wú)不良流態(tài)、短旁通洞的輸沙能力略優(yōu)于長(zhǎng)旁通洞方案.

鏨高水電站位于新疆高原地區(qū)，擬建魚道的過(guò)魚對(duì)象為冷水性魚類，魚道池室長(zhǎng)寬比為3：2，左側(cè)180°矩形彎道內(nèi)設(shè)置了導(dǎo)流隔板，與國(guó)內(nèi)大部分已建魚道形式不同。采用flow-3d對(duì)鏨高水電站魚道進(jìn)行了數(shù)值模擬，著重分析了魚道單個(gè)池室及矩形彎道內(nèi)水流的水力特性。研究結(jié)果表明，鏨高水電站魚道的單個(gè)池室內(nèi)豎縫處最大流速可達(dá)1．8m／s，紊動(dòng)并不劇烈；未設(shè)置隔板的右側(cè)矩形彎道內(nèi)主流貼彎道外壁繞流，回流區(qū)域大；而設(shè)置了隔板的左側(cè)矩形彎道內(nèi)主流處于彎道中部，回流區(qū)個(gè)數(shù)增多，主流區(qū)更為集中和連續(xù)，有利于魚類尋找洄游路線。同時(shí)，左右側(cè)彎道的不對(duì)稱布置以及彎道內(nèi)隔板布置位置的多樣化都可以為我國(guó)魚道建設(shè)提供新思路。

蓋下壩水電站非對(duì)稱月牙肋鋼岔管規(guī)模較大,是工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。岔管體形和鋼材厚度優(yōu)化設(shè)計(jì)采用三維有限元方法計(jì)算,對(duì)鋼岔管應(yīng)力變形進(jìn)行了深入研究。計(jì)算與實(shí)際運(yùn)行成果表明:岔管設(shè)計(jì)體形良好,結(jié)構(gòu)安全。

目前對(duì)水電站鋼岔管的展開(kāi)計(jì)算不多,為此我們針對(duì)水電站壓力鋼管中鋼岔管的展開(kāi)、排料進(jìn)行計(jì)算和cad排料進(jìn)行討論。

引水鋼岔管設(shè)計(jì) 岔管壁厚度按下面二式的最大值擬定 r—該節(jié)鋼管最大內(nèi)半徑（m）； k1—系數(shù)，k1=1.0~1.1； c—銹蝕系數(shù)，c=1~2mm [σ]1、[σ]2—材料用于岔管時(shí)的容許應(yīng)力（pa），此處鋼材為a3鋼，（見(jiàn)表13-1，340page，《手冊(cè)》）； a—該節(jié)鋼管半錐頂角（度）； φ—焊縫系數(shù)； k2—邊緣應(yīng)力集中系數(shù)，（見(jiàn)圖13-13，page357，《手冊(cè)》）； 《引水系統(tǒng)施工圖（安順關(guān)腳水電站工程）》 一、鋼岔管管壁厚度δ（mm）的擬定 1、按鋼管極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)管壁厚度 式中:p—設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力（n/m2），p=10*1000*h，h=▽h+h1=h1（1+64%），▽h——水擊水頭； h1——作用水頭

棉花灘水電站尾水岔管設(shè)計(jì)——棉花灘水電站尾水岔管采用鋼筋混凝土管，足寸較大．兩岔管相距較近，地下鋼筋混曩土岔管與圍巖聯(lián)合工作，受力狀況較為復(fù)雜。通過(guò)對(duì)鋼筋混凝土岔管和圍巖在內(nèi)水壓力或外水壓力作用下采用三維非線性有限元的分析．了解岔管在各種工作...

根據(jù)卡隆卡水電站的工程規(guī)模和特點(diǎn),選用內(nèi)加強(qiáng)月牙肋鋼岔管,利用自行編制的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序進(jìn)行岔管體形的優(yōu)化設(shè)計(jì),并采用三維有限元法對(duì)所設(shè)計(jì)的岔管進(jìn)行計(jì)算分析。計(jì)算結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的鋼岔管結(jié)構(gòu)安全、合理,不僅可以滿足運(yùn)行要求,而且使最大管壁厚度減小為32mm,與直徑的比值為2.3%,分別小于規(guī)范規(guī)定的36mm和t/d值為2.5%(q390鋼),可以滿足鋼材冷加工的要求,解決了高水頭、小直徑鋼岔管加工工藝上的困難。

響水電站岔管屬國(guó)內(nèi)目前自行制作的巨型鋼岔管,采用了近年研制的wdl系列600mpa級(jí)高強(qiáng)鋼制作。由于特定條件下岔管未作水壓試驗(yàn),本文著重從焊接殘余應(yīng)力問(wèn)題和材料及焊接接頭的可靠性兩方面探討影響岔管結(jié)構(gòu)安全的因素,尤其對(duì)高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼是否須作退火消應(yīng)提出具體的看法

揭示了水電站有壓輸水系統(tǒng)中發(fā)生水力共振的可能性，給出輸水系統(tǒng)水力振動(dòng)特性的評(píng)估方法和水電站可能的水力共振的預(yù)測(cè)及分析方法，并通過(guò)實(shí)際水力系統(tǒng)的算例分析說(shuō)明該方法的應(yīng)用。

文中通過(guò)對(duì)宏發(fā)水電站進(jìn)行水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算,為突破調(diào)壓井托馬斷面提供了依據(jù),在降低施工難度,節(jié)約工程投資的同時(shí),保證電站的安全運(yùn)行。

冗各水電站在施工階段進(jìn)行水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算時(shí),通過(guò)對(duì)不同的運(yùn)行組合工況進(jìn)行分析,選取了適合該電站的工況進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)計(jì)算,推薦采用導(dǎo)葉兩段關(guān)閉的關(guān)機(jī)規(guī)律,計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范要求。電站施工后,引水系統(tǒng)參數(shù)略有調(diào)整,根據(jù)調(diào)整后的數(shù)據(jù),按照電站運(yùn)行后的甩負(fù)荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)及關(guān)閉規(guī)律,對(duì)水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)算,其結(jié)果基本與實(shí)際情況吻合。

冗各水電站在施工階段進(jìn)行水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算時(shí),通過(guò)對(duì)不同的運(yùn)行組合工況進(jìn)行分析,選取了適合該電站的工況進(jìn)行計(jì)算.通過(guò)計(jì)算,推薦采用導(dǎo)葉兩段關(guān)閉的關(guān)機(jī)規(guī)律,計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范要求.電站施工后,引水系統(tǒng)參數(shù)略有調(diào)整,根據(jù)調(diào)整后的數(shù)據(jù),按照電站運(yùn)行后的甩負(fù)荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)及關(guān)閉規(guī)律,對(duì)水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)算,其結(jié)果基本與實(shí)際情況吻合.

利用相關(guān)程序,對(duì)四川毛爾蓋水電站進(jìn)行了水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算。通過(guò)對(duì)導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算、調(diào)壓室波動(dòng)計(jì)算、大波動(dòng)過(guò)渡過(guò)程計(jì)算、小波動(dòng)計(jì)算以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定分析,驗(yàn)證了該電站引水發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是合理、可行的。

沙河水電站"y"型內(nèi)加強(qiáng)月牙肋鋼岔管在洞內(nèi)組焊,在我國(guó)尚屬首例。本文詳細(xì)介紹了鋼岔管洞內(nèi)組焊的經(jīng)過(guò)和消應(yīng)處理。檢測(cè)結(jié)果表明,岔管的制作和安裝質(zhì)量一次檢查合格率在97%以上,鋼岔管焊接消應(yīng)采用振動(dòng)時(shí)效處理工藝,應(yīng)力消除率平均達(dá)503%,效果良好。

厄瓜多爾ccs電站引水隧洞壓力鋼岔管運(yùn)輸中涉及到諸多運(yùn)作流程，為順利將鋼岔管運(yùn)達(dá)安裝工位就位，對(duì)場(chǎng)內(nèi)和洞內(nèi)的運(yùn)輸環(huán)境和具備的條件進(jìn)行了深入細(xì)致地考察、測(cè)量，并綜合考慮運(yùn)輸時(shí)間、運(yùn)輸成本及安全保障措施等問(wèn)題，對(duì)運(yùn)輸方案進(jìn)行了認(rèn)真的分析研究。就鋼岔管分塊和分瓣方式、運(yùn)輸順序、運(yùn)輸車輛選擇、裝車的方向與加固以及洞內(nèi)運(yùn)輸方式確定等等形成一整套比較優(yōu)化的運(yùn)輸措施，為其他電站鋼岔管的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸和制作廠址的選定提供借鑒。

為研究水電站壓力鋼岔管聲發(fā)射衰減特性及修正聲發(fā)射定位源幅度,綜合考慮聲發(fā)射信號(hào)的三個(gè)主要衰減因素,提出了一個(gè)適合不同波型的聲發(fā)射信號(hào)聲壓與傳輸距離間的表達(dá)式;建立了不考慮擴(kuò)散衰減的線性擬合模型以及考慮擴(kuò)散衰減的自定義非線性擬合模型;給出了聲發(fā)射定位源的幅度修正方法,并以新疆某鋼岔管水壓試驗(yàn)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明,考慮擴(kuò)散衰減的自定義非線性擬合模型幅度—距離衰減曲線擬合最為理想;幅度修正曲線簡(jiǎn)便準(zhǔn)確。研究結(jié)果為類似結(jié)構(gòu)鋼岔管聲發(fā)射衰減特性測(cè)試提供了參考。

作為水電站保護(hù)水利設(shè)備安全的重要構(gòu)筑物之一,沉沙池方案設(shè)計(jì)合理性會(huì)對(duì)水電站水流特性和沉降效果產(chǎn)生直接影響,進(jìn)而會(huì)對(duì)設(shè)備的高效率安全運(yùn)行產(chǎn)生影響。結(jié)合新疆烏依布拉克水電站工程中沉降池的建設(shè),通過(guò)方案比選得出最合理的沉沙池型式與設(shè)計(jì)參數(shù),并采用數(shù)值模擬軟件fluent對(duì)設(shè)計(jì)后的沉沙池水力特性進(jìn)行分析,進(jìn)一步驗(yàn)證沉沙池方案設(shè)計(jì)的合理性。