水下液控充水閥在高水頭平面閘門上的應(yīng)用

水下超過100m閘門安裝需要解決高水頭疊梁門節(jié)間水封的有效性、閘門水面運輸及高揚程水下吊裝、大面積和門槽內(nèi)窄小空間深水清理淤積物、接近氦氧混合氣潛水120m極限作業(yè)深度的深潛作業(yè)、高危作業(yè)安全管理、水下地形和水工結(jié)構(gòu)復(fù)雜等技術(shù)難題,工程具有技術(shù)難度高、風(fēng)險大及不確定因素多等特點。通過分析,采用綜合性的專業(yè)解決方案和風(fēng)險控制措施,完成了二套8節(jié)疊梁閘門的水下安裝,閘門封水效果良好,滿足工程施工要求,為今后類似工程提供了可借鑒的經(jīng)驗。

針對平面閘門在正常啟閉過程中啟門力和閉門力計算的復(fù)雜性和不確定性,以某水電站主底孔高水頭平面鋼閘門為例,綜合考慮了摩擦力、門頂水壓力、底緣頂托力、下吸力對啟閉力的影響,閘門與閘墻間的水封接觸采用constraint-function算法,利用有限元軟件adina對不同閘門開度下的啟閉門進(jìn)行數(shù)值模擬,并與物理模型試驗結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明,數(shù)值計算結(jié)果與物理模型試驗結(jié)果雖存在一定的誤差,但最大啟閉力結(jié)果相近,可為閘門啟閉機的選型設(shè)計提供參考。

根據(jù)高水頭閘門止水元件的工作特點,采用改進(jìn)的門尼-里夫林模型進(jìn)行非線性有限元仿真分析,并比較2種不同特性的止水元件在工作過程中的應(yīng)力與變形規(guī)律以及粘彈性變化特點.仿真計算表明水封設(shè)計時選擇硬度較小,適應(yīng)變形能力較優(yōu)且接觸應(yīng)力較大的止水元件能更有效地止水,計算成果為解決工程實際問題提供了科學(xué)合理的依據(jù),并為類似工程設(shè)計提供了有益的參考.

介紹了液壓技術(shù)在解決抽水站檢修閘門漏水難題中的應(yīng)用,對在液壓系統(tǒng)設(shè)計和安裝中主要考慮的問題及處理辦法進(jìn)行了闡述。

鑒于高水頭閘門水封的接觸狀態(tài)直接影響閘門的正常運行,根據(jù)鋼閘門水封接觸分析理論,建立了某水電站主底孔高水頭平面鋼閘門、水封和閘墻支承整體三維有限元模型,基于constraint-function接觸算法,采用有限元軟件adina對該閘門關(guān)門擋水和啟閉過程中水封接觸問題進(jìn)行了有限元計算分析,獲得了不同閘門開度下水封的接觸應(yīng)力、接觸狀態(tài)等變化規(guī)律及高水頭平面鋼閘門水封封水性能,為實際工程設(shè)計提供了參考依據(jù)。

高水頭船閘水力學(xué)的關(guān)鍵技術(shù)問題之一是閥門及閥門段廊道的空化。解決此問題的關(guān)鍵技術(shù),包括合理確定閥門段廊道布置高程和廊道體型、輸水閥門選型和開啟方式等。對這些問題進(jìn)行了較詳細(xì)的分析和論述,并結(jié)合工程實例重點介紹了輸水閥門和閥門段廊道防空化氣蝕措施的最新設(shè)計研究成果,即根據(jù)不同的閥門段廊道體型,配合門楣通氣,同時輔以其他通氣方式,能有效地抑制閥門底緣空化,提高閥門段廊道整體抗空化能力,還減少了閥門段廊道的埋置深度,節(jié)省土建工程量。

給出了用微分型本構(gòu)模型研究橡膠類止水材料粘彈性的三參量流變公式。結(jié)合止水材料的粘彈性試驗分析了高水頭作用下止水材料的粘彈特性對其止水效果的影響,并根據(jù)材料的應(yīng)力松弛函數(shù)從理論上計算出三種止水材料的有效止水時間。該理論方法對橡膠類止水材料的粘彈性研究具有普遍意義,可以為實際工程提供科學(xué)有益的指導(dǎo)。

拉西瓦水電站導(dǎo)流洞封堵閘門擋水水頭高達(dá)165m,采用上游止水。由于實際埋件安裝存在較大偏差,常規(guī)水封已不能滿足閘門封水要求,導(dǎo)致無法下閘蓄水。為解決此工程難題,應(yīng)用有限元對伸縮式水封進(jìn)行非線性模擬計算,同時進(jìn)行模型試驗,研究確定了閘門采用伸縮式水封的改造方案。實際運用表明,伸縮式水封能夠較好地適應(yīng)門槽的安裝偏差,保證了順利下閘及可靠封水。

基于小灣水電站高水頭閘門水封止水試驗,對伸縮式水封的工作原理和止水效果進(jìn)行了研究。試驗證明,如果伸縮式水封及壓板體型選擇合理、材質(zhì)選擇合適,則可以滿足承壓水頭200m的止水要求。對伸縮水封的設(shè)計、制作和運行提出建議,以供工程參考。

減壓閥在高水頭電站技術(shù)供水應(yīng)用經(jīng)驗

雙向止水在閘門設(shè)計工程中的應(yīng)用越來越廣泛。該文結(jié)合工程設(shè)計實踐,歸納總結(jié)平面閘門中三種常用的雙向止水的特點、適用條件及三者間的比較,并給出工程實例,供參考。

邦朗電站底孔閘門安裝創(chuàng)造了一套快速、高效、優(yōu)質(zhì)的施工經(jīng)驗,此文介紹了采用復(fù)合鋼板制造的高水頭箱型密閉門槽及銅止水閘門的安裝施工經(jīng)過,安裝過程中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷及處理情況,以及據(jù)此總結(jié)的施工經(jīng)驗及提出的一些建議。

結(jié)合工程實踐,探討高水頭弧型閘門水封充壓系統(tǒng)的設(shè)計。選用充壓伸縮式止水,可以利用背壓達(dá)到良好的止水效果。設(shè)計中選取水作為充壓介質(zhì),并采用囊型隔膜式氣壓水罐為保壓裝置,以確保系統(tǒng)的正常工作。充壓、排水泄壓、充水排沙排氣及清洗等幾種工況顯示,該水封充壓系統(tǒng)具有良好的工作性能。

本文對高水頭弧形閘門伸縮式水封的改進(jìn)作了一些探討。作者提出了高水頭弧形閘門伸縮式水封先以壓縮空氣作為充壓介質(zhì)(從理論上分析,是完全可行的)。這樣,止水閘門有三大好處,可供同行們參考借鑒。

高水頭閘室閘門小開度情況下,根據(jù)閘前的水流流態(tài)可分為閘前有長有壓段、短有壓段兩類,根據(jù)閘后水流流態(tài)可分為自由出流和淹沒出流兩類。平板閘門的流量系數(shù)公式形式應(yīng)隨著閘前閘后的水流條件的不同而不同,對于不同的類別應(yīng)采取相應(yīng)的流量系數(shù)公式進(jìn)行計算。通過試驗推導(dǎo)出高水頭閘室平板閘門小開度閘前為長有壓段閘后為自由出流的閘孔處流量系數(shù),為工程設(shè)計和運行提供了試驗依據(jù)。

針對有關(guān)工程的初步設(shè)計,進(jìn)行了水輪機進(jìn)水閥的應(yīng)用研究。通過調(diào)查和數(shù)學(xué)計算,進(jìn)行了高水頭蝶閥與球閥的技術(shù)經(jīng)濟比較,并進(jìn)行了相關(guān)論證分析。結(jié)果表明,在滿足水輪機進(jìn)水閥運行功能的前提下,在一定的水頭范圍內(nèi)(如:250m),水輪機進(jìn)水閥采用高水頭蝶閥最為經(jīng)濟,可以較大幅度地節(jié)約水輪機進(jìn)水閥設(shè)備投資,從而提高設(shè)備的投資效益。

在高水頭平板閘門小開度運行條件下,閘后水流流態(tài)較為復(fù)雜,采用目前計算水面線的公式來研究具有較大難度。fluent具有穩(wěn)定性好、收斂速度快的優(yōu)勢,通過結(jié)合高水頭下平板閘門小開度的水工模型試驗利用其建立合理的數(shù)學(xué)模型,模擬三維門槽水流的速度場與邊壁的壓力分布,計算模型進(jìn)口段以及閘后段水流的壓力、流速場、紊動能和紊動能耗散率等的分布規(guī)律。將數(shù)值計算結(jié)果與試驗實測結(jié)果進(jìn)行對比分析,二者結(jié)果基本吻合,驗證了數(shù)值模擬方法處理工程問題的可行性。

夾山子水庫高水頭平面鋼閘門設(shè)計

北疆某重力壩底孔旁通充水閥因冬季凍裂漏水。在保證安全的前提下,采用封堵球、水下攝像頭等設(shè)備,在規(guī)定的時間段內(nèi)對其進(jìn)行了更換,使其在短期內(nèi)恢復(fù)了正常運行。這種特殊處理措施可為類似工程提供有益的借鑒和參考。

高水頭船閘存在的主要關(guān)鍵技術(shù)問題是船閘輸水閥的空化與空蝕問題。本文在綜合研究國內(nèi)外改善輸水閥門空化的措施基礎(chǔ)上,提出了突擴廓道體型以及減免輸水閥門空化,通過物理模型試驗和原型觀測研究,充分論證了突擴廓道體型減免空化的效果,結(jié)合三峽工程連續(xù)五級船閘水力學(xué)試驗研究,優(yōu)化了突擴廓道體型,提出了結(jié)構(gòu)簡單,具有很強抗空化能力的底擴體型。

(一)內(nèi)蒙河套灌區(qū),中小型建筑物平板閘門,多年來一直使用橡皮止水,往往達(dá)不到理想的止水效果,常常是關(guān)閘而流水不止。斗、農(nóng)渠的小型閘門多數(shù)不設(shè)止水,閘門漏水這一普遍存在的問題長期沒有得到妥善解決。在灌區(qū)內(nèi),干渠、分干渠以下各級渠道的用水時間僅為干、分干渠行水時間的1/2～1/3。因此,在灌溉季節(jié)觀察到大小渠道不管是否用水總是常流水。在水資源日益緊缺和水費逐步提高的情況下,不僅造成水資源的嚴(yán)重

鋼纖維砼是在普通砼中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型多相復(fù)合材料，這些亂向分布的鋼纖維能夠有效地阻滯砼內(nèi)部微裂縫的擴展及宏觀裂縫的形成，以能顯著地改善砼的抗拉、抗彎、抗沖擊、抗疲勞性能及具有較好的延性在道路、機場、橋梁、隧道、海洋、建筑和耐火材料結(jié)構(gòu)等方面得到大量使用，但在水工建筑物上使用不多。本文以鋼纖維砼在我縣水利樞紐上的首次嘗試，介紹了鋼纖維砼的特點、設(shè)計過程、施工方案及使用效果。