高水头电站地下埋藏式钢岔管体型结构优化

格曲二级水电站最大水头近400m,发电引水隧洞的斜井段和下平段采用埋藏式压力钢管,不同管道设计方案对发电引水隧洞具有不同影响。通过分析不同管壁厚度设计产生的结果,对水电站高水头埋藏式压力钢管设计方案进行比选。经计算,按明管设计比较安全,施工速度快,但偏于保守,钢材用量大;按埋管设加劲环设计钢材总量小,但施工难度大,影响混凝土浇筑和接缝灌浆的密实性,不易保证施工质量;按埋管不设加劲环设计钢管用量介于两者之间,且施工难度低,速度快,可保证混凝土浇筑和接缝灌浆的施工质量。故推荐采用埋管不设加劲环设计。

采用三维有限元方法对石门坎水电站钢岔管结构体形进行优化,考虑施工中的不确定因素,就总缝隙宽和围岩弹性抗力进行了敏感性分析。结果表明:在一定的平面布置条件下,岔管管壳应力集中的程度取决于管壳母线间的转折角大小;缝隙大小对埋藏式岔管的应力分布影响较为敏感,缝隙越小,围岩分担作用越明显;围岩对岔管的应力大小及分布影响显著。

为了更深入地了解埋藏式岔管与外围结构联合承载的力学机理,采用三维有限元法对岔管与外围结构联合作用做了精细的力学仿真.尝试了一种新的模型,即设置回填混凝土网格,模拟钢岔管、混凝土、围岩三者之间的两道缝隙及其力学接触行为,考虑混凝土承载后的塑性变形特征.结果表明,岔管与外围结构在空间中的相互作用过程复杂:由于岔管与外围结构联合承载,使钢材强度得到了充分的发挥;回填混凝土未沿径向均匀开裂,基于此假定的力学模型值得商榷;回填混凝土变形应被充分重视,有些部位的压缩变形甚至大于结构间原始缝宽,不利于联合承载;两道缝模式得出的内水压力围岩分担率明显低于一道缝模式,后者可能高估了围岩分担率.研究成果为埋藏式岔管受力分析提供了一种新模式.

采用三维有限元方法,应用自编的弹簧单元加载程序和ansys软件,考虑钢岔管与围岩间的缝隙值,按岔管与围岩联合承载,对某水电站的埋藏式月牙肋钢岔管进行了结构计算,分析了钢衬、混凝土衬砌与围岩联合承载结构特性,探讨了围岩性能和初始缝隙值的敏感性。结果表明,钢岔管与围岩联合承载时钢衬及肋板应力变化梯度趋于平缓,围岩约束钢衬的位移使其分布趋于均匀,采用弹簧单元模拟回填混凝土和围岩有效、可行。

构皮滩水电站5台水轮发电机组中有4台机组采用2台机组共用一尾水调压室的布置方式,鉴于尾水调压室底部原设计采用矩形交汇的体型致使水流状态紊乱,导致水头损失较大。为此,应用最新的cfd技术对岔管体型进行优化先确定设计方案,然后进行了模型试验,并对数值计算和模型试验结果进行了对比分析,为工程设计提供了科学的依据。

介绍大盈江四级水电站引水系统的压力钢管道及岔管设计,设计最大内水压力4.23mpa,最大外水压力140m水头,设计采用沿钢管布置排水洞的方式降低钢管的外水荷载.y形月牙肋岔管,hd=2530m2,岔管管壁为600mpa级高强钢,月牙肋为16mnr,其肋板厚度为200mm,为岔管管壁的3.03倍.2009年7月31日4台机组全部发电.目前钢管道运行良好.

越南小中河水电站,被称为东南亚第1高水头卧式水轮机组电站.该电站设计水头863.6m,压力钢管的钢岔管为卜型月牙肋型.介绍钢岔管在制造中焊接、热处理、水压试验工艺技术,解决了高水头低合金高强度钢岔管制造的难点,通过采取埋弧自动焊、co2气体保护焊的焊接、热处理工艺措施后,确保了钢岔管的制造质量和效率,焊接的焊缝超声波探伤1次合格率达98.6%以上,射线探伤1次合格率也达99%.

云南芒牙河一级水电站是一个径流式高水头电站,压力钢管道采用明管和埋管相结合布置形式。对埋管段结构分析,根据规范解析法的计算结果,并参照类似工程设计经验,采用有限元计算方法对埋管段进行优化分析,确定钢管壁厚和抗外压稳定的加劲措施。

长甸水电站改造工程为引水式水电站,引水压力钢管内径为6.0m,分为明钢管和埋藏式钢管两部分,根据内压应力计算和抗外压稳定分析计算,确定埋管段钢管壁厚为18mm。

云南省多底河水电站系目前已建的亚洲第三高水头的水电站,这座超高水头水电站,位于云南省楚雄州大姚县三台乡境内金沙江一级支流多底河中上游,电站装机容量2×20mw,压力钢管岔管结构材料首次采用15mnnbr容器钢,在岔管加工厂内完成了原型水压试验。本电站岔管设计,对高水头水电站岔管材料的使用及水压试验有一定的借鉴作用,也为今后其它工程提供技术依据及经验。

对具有高水头、大单宽流量的泄洪建筑物,工程中通常采用强迫掺气减蚀措施防止壁面发生空蚀破坏。本文主要通过物理模型试验研究方法,对高水头龙抬头明流泄洪洞反弧段下游底板和侧墙掺气减蚀进行了研究,提出了一种底部突跌凸型坎和侧墙加贴角联合掺气的新型掺气坎,解决了洞顶余幅、底空腔内回水和突缩引起掺气坎后形成水翅之间的问题。采用这种新型的掺气坎体型后,底空腔内没有回水,同时消除了反弧段后侧墙出现的清水区;侧空腔畅通并直接和底空腔相连,对侧墙和底板都起到了很好的保护。该体型对类似工程的设计及修复具有一定参考价值。

高水头水电站泄洪洞出口挑流鼻坎体型研究——高水头水电站泄洪洞出口挑流鼻坎体型研究　　某高水头水电站泄洪洞出口挑流鼻坎，原设计方案采用双边对称扩散形式，经试验验证下泄水流对下游河床右岸有较严重的冲刷影响。本文在理论计算的基础上，结合多方案的水...

龙滩水电站为地下厂房压力引水式电站,采用单管单机供水方式,压力钢管内径10m,最大hd值达2453m2,为特大型钢管。钢管管壁厚度18~52mm,采用16mnr级钢板(厚18~32mm)和610mpa级钢板(厚32~52mm),加劲环采用q345-c级钢材。地下埋管入岩段外包厚1500mm的c25钢筋混凝土,配ⅱ级钢筋,其余地下埋管外包厚600mm的c20素混凝土。对龙滩水电站埋藏式加劲压力钢管抗外压稳定性进行了校核计算。在校核计算过程中,采用了解析法和半解析有限元法等多种计算方法,并且综合考虑了初始缝隙等缺陷因素对压力钢管抗外压稳定性的影响。对水电站埋藏式加劲压力钢管的稳定性设计具有一定的借鉴作用。

四川省水能资源丰富,水电所占比重较高但多为径流式发电,调节性能较差,因此在我省高水头电站中设置日调节池十分必要,并具明显优势。同时本文还介绍了日调节池的多种布置方式,通过经济效益比较和实例分析,建议积极推广日调节池,实现水电资源的优化配置,最大程度的提高电站的经济效益。

某高水头水电站泄洪洞出口挑流鼻坎,原设计方案采用双边对称扩散形式,经试验验证下泄水流对下游河床右岸有较严重的冲刷影响。本文在理论计算的基础上,结合多方案的水工模型试验,对泄洪洞挑坎体型进行了改进优化,达到了消能防冲的目的。试验成果表明,高水头电站泄洪消能工的布置及体型设计,应根据当地地质条件、下游河道走势、抗雾化能力等因素而变化,通过模型试验是必要的。

高水头电站具有建筑物等级低、分散、线路长等特点,所跨地域高差大、坡度陡,多建在深切河谷区的高陡山坡。分析了活动断裂、取水闸坝建基面选择、前池及调压井地质缺陷、山坡失稳、厂房软基等问题,并提出了相应的解决措施。

针对柳洪水电站高水头充水保压混凝土蜗壳,进行了充水保压值优选;根据选定的充水保压值,采用三维有限元方法对蜗壳和外围钢筋混凝土进行了非线性分析,并对二者在温度荷载作用下的应力与变形情况进行了计算分析;对蜗壳的振动特性进行了初步分析.

在对比水电站埋藏式压力钢管的受力分析方法的基础上,分别用一实际工程作为算例进行内水和外水作用下的受力分析,并与按规范方法所得的结果进行对比,表明本文的方法可行,可全面地分析埋藏式压力钢管分别在内水和外水作用下的工作特性。

根据卡隆卡水电站的工程规模和特点,选用内加强月牙肋钢岔管,利用自行编制的计算机辅助设计程序进行岔管体形的优化设计,并采用三维有限元法对所设计的岔管进行计算分析。计算结果表明,经过优化设计的钢岔管结构安全、合理,不仅可以满足运行要求,而且使最大管壁厚度减小为32mm,与直径的比值为2.3%,分别小于规范规定的36mm和t/d值为2.5%(q390钢),可以满足钢材冷加工的要求,解决了高水头、小直径钢岔管加工工艺上的困难。

减压阀在高水头电站技术供水应用经验

择要总结天湖水电站1986年5月至1990年12月各阶段设计中(不包括1993年的规划修订部分),关于工程总体布置和突破技术难题的途径这两方面的内容。本电站具有三大自然条件优势——总落差大、水量丰沛、地质条件好,其中落差大是主导性优势。这些物质基础优势应当充分发挥,以免浪费。本区域水力资源合理开发方案的取得,离不开对于总落差的正确划分。务使利用迳流量与电站水头两者之问得到最优的匹配,从而获得最多的设计年发电量,定出最优的电站设计水头。本电站工程建设中存在三大技术难题——压力井洞、压力钢管、水机设备,皆因超常高水头所引起。突破技术难题的途径主要是开展跨行业技术协作,实行“技术嫁接”。天湖水电站的实现,客观上是其高水头优势的实现。

云南省禄劝县洗马河赛珠水电站为小流量高水头电站,引水系统采用一洞三机的供水方式,设计推荐球形岔管结构,并对其补强环的尺寸、球形岔管应力分布及变化规律采用结构力学法计算。文章介绍了球形岔管的制作工艺及水压试验过程,强调了球形岔管选取恰当的制作工艺对质量控制的重要性。该水电站高水头球形岔管焊接完成后经超声波探伤和x射线探照,安装焊缝一次合格率达到100%,整个成形焊缝未发现超标缺陷,钢管投入运行后情况良好。