第八章 水电站压力管道提纲.docVIP

第八章 水电站压力管道 第一节 压力管道的功用和类型 压力管道是指从水库、前池或调压室向水轮机输送水量的管道。 特点是坡度陡，内水压力大，承受水锤的动水压力，而且靠近厂房。因此它必须是安全可靠的。 压力管道按材料可分为：? ? 一、钢管? ? 钢管具有强度高、防渗性能好等许多优点，常用于大中型水电站。? ? 钢管布置在地面以上者称明钢管，布置于坝体混凝土中者称坝内钢管，埋设于岩体中者则成地下埋管。 ? ? 二、钢筋混凝土管? ?具有造价低、可节约钢材、能承受较大外压和经久耐用等优点，通常用于内压不高的中小型水电站。尚有预应力和自应力钢筋混凝土管、钢丝网水泥和预应力钢丝网水泥管等。普通钢筋混凝土管用在水头H和内径D的乘积HD50m2的情况下；预应力和自应力钢筋混凝土管的HD值可超过200㎡，预应力钢丝网水泥管HD值可超过300㎡。? ?? 三、钢衬钢筋混凝土管? ? 钢衬钢筋混凝土管是在钢筋混凝土管内衬以钢板构成。在内水压力作用下钢衬与外包钢筋混凝土联合受力，从而可减小钢衬的厚度，适用于大HD值管道情况。由于钢衬可以防渗，外包钢筋混凝土可按允许开裂设计，以充分发挥钢筋的作用。? 第二节 压力管道的布置和供水方式 一、压力管道的布置? ? 压力管道基本原则：? ? （1）尽可能选择短而直的路线。 （2）尽量选择良好的地质条件。 （3）尽量减少管道的起伏波折，避免出现反坡，以利管道排空；管道任何部位的顶部应在最低压力线以下，并有2m的裕度。? ? （4）避开可能发生山崩或滑坡地区。? ? （5）明钢管的首部应设事故闸门，考虑设置事故排水防冲设施以。? ? 二、压力管道的供水方式? ? 水电站的机组往往不止一台，压力管道可能有一根或数根，压力管道向机组的供水方式可归纳为三类。? ? （一）单元供水? ? 每台机组由一根专用水管供水，如图8-1（a）、(b)所示。 HYPERLINK E:\网络版教程\网页\IMAGES\14.1.JPG 图8-1 压力管道供水方式示意图 特点：结构简单，工作可靠，一般只在进口设事故闸门，管道检修或发生事故时，只影响一台机组工作，需要钢材较多。 适用于： 机组流量较大。若几台机共用一根水管，则管径较大，管壁较厚，制造和安装困难； 2、压力管道较短。坝内钢管一般较短，通常都采用单元供水。? ? （二）集中供水 ? ? 全部机组集中由一根管道供水。管身材料较省，但需设置结构复杂的分岔管，并在每台机组之前设置事故阀门。 适用于单机流量不大，管道较长的情况下。? ? （三）分组供水? ? 采用数根管道，每根管道向几台机组供水，如图8-1（e）、(f)所示。这种供水的特点介于单元供水和集中供水之间，适用于压力管道较长、机组台数较多和容量较大的情况。? ? 压力管道可以从正面进入厂房，也可以从侧面进人厂房。 正面进房：适用于水头不高、管道不长或地下埋管情况。 侧面进房：对于明钢管，若水头较高，在这种情况下，万一管道爆破，可使高速水流从厂外排走，以防危及厂房和运行人员的安全。 管道进入厂房的方式常决定于管道及厂房布置的需要。 第三节 压力管道的水力计算和经济直径的确定 一、水力计算? ? 压力管道的水力计算:恒定流计算和非恒定流计算。? ? （一）恒定流计算? ? 恒定流计算主要是为了确定管道的水头损失。管道的水头损失对于水电站装机容量的选择、电能的计算、经济管径的确定以及调压室稳定断面计算等都是不可缺少的。水头损失包括摩阻损失和局部损失两种。? ? 1、摩阻损失? ? 管道中的摩阻水头损失可用曼宁公式或斯柯别公式计算。? ? 曼宁公式适用于：钢筋混凝土管、隧洞、使用时间较长的钢管。 斯柯别根据198段水管的1178个实测资料，推荐用以下公式计算每米长钢管的摩阻损失： (8-1)式中： -水头损失系数，焊接管用0.00083。 为考虑水头损失随使用年数t的增加而增大的系数，清水取K＝0.01，腐蚀性水可取K＝0.015。? ? 2、局部损失? ?局部损失：发生在进口、门槽、渐变段、弯段、分岔等处。 局部损失的计算： （8-2）系数可查有关手册。? ? （二）非恒定流计算? ? 管道中的非恒定流现象为水锤。 非恒定流计算目的：是为了推求管道各点的动水压强及其变化过程，为管道的布置、结构设计和机组的运行提供依据。? ? 二、管径的确定? ? 压力管道的直径应通过动能经济计算确定。 基本原理：同渠道和隧洞经济断面的方法。 在可行性研究和初步设计阶段，可用彭德舒公式来初步确定大中型压力钢管的经济直径： （8-3）