封閉式水電站調(diào)壓室的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種封閉式水電站調(diào)壓室，包括調(diào)壓室主體，其頂部封閉，調(diào)壓室主體頂部下方設有彈性儲能單元，所述的彈性儲能單元包括彈性元件和可沿調(diào)壓室主體側壁上下滑動的擋水板，彈性元件一端設置于調(diào)壓室主體頂部，另一端連接擋水板，擋水板位于水平方向，其尺寸與調(diào)壓室主體橫截面尺寸相匹配。本實用新型采用彈簧儲能方式來吸收調(diào)壓室水位波動的能量，結構簡單，易于施工，成本低，能有效反射水擊波，同時能限制調(diào)壓室內(nèi)最高涌浪，適用于高水頭水電站。
【專利說明】封閉式水電站調(diào)壓室
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種水電站平壓建筑物，特別是涉及一種封閉式水電站調(diào)壓室?！颈尘凹夹g】
[0002]調(diào)壓室是水電站引水發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分，其是為了防止當水電站引水管道或尾水隧洞較長時，機組在甩負荷過程中蝸殼壓力或尾水管負壓過大而設置的一種平壓裝置。調(diào)壓室的工作原理一方面是通過減小壓力管道的長度來減小水擊壓力，另一方面則利用自由波動的水面反射水擊波，形成逆向的壓力波與正向壓力波疊加，達到減小壓力的目的。
[0003]對于高水頭水電站或是一些抽水蓄能水電站，上下游水庫在高程上相差很大，在設置調(diào)壓室時，為了使開敞式調(diào)壓室與大氣聯(lián)通，需要修建很高的調(diào)壓室，有很長一段的調(diào)壓室都浸沒在水中，這段調(diào)壓室對反射水擊波不起作用，但大大增加工程量，一般可通過采用提高調(diào)壓室底板高程的方式來減小調(diào)壓室高度，但這樣會明顯增加引水管道長度。
[0004]針對這類需要設置調(diào)壓室的高水頭小流量水電站，可采用氣墊式調(diào)壓室。氣墊式調(diào)壓室是在封閉的調(diào)壓室內(nèi)注入壓縮空氣，利用封閉于調(diào)壓室內(nèi)空氣的彈性來限制水位波動振幅，因此可以將整個調(diào)壓室置于山體內(nèi)；由于氣墊式調(diào)壓室為封閉式結構，其不需要與大氣接觸，以此來減小調(diào)壓室底板高程。
[0005]但氣墊式調(diào)壓室內(nèi)貯存的是高壓空氣，存在氣體滲漏問題，一般需要采用其他的工程措施如設置水幕、圍巖灌漿等來減少氣體滲漏，或者采用高密度防滲材料來襯砌調(diào)壓室內(nèi)壁，而氣體防漏效果在很大程度上依賴圍巖質(zhì)量；另外，氣墊式調(diào)壓室一般需配置壓縮空氣機，用來定期補充壓縮氣體。因此氣墊式調(diào)壓室存在成本高和工程量大的問題。
實用新型內(nèi)容
[0006]針對現(xiàn)有氣墊式調(diào)壓室存在的不足，本實用新型提供了一種可明顯降低成本和工程量的、適用于高水頭水電站的封閉式水電站調(diào)壓室。
[0007]本實用新型的思路為:氣墊式調(diào)壓室利用壓縮空氣吸收和釋放調(diào)壓室內(nèi)水位波動的能量，以此來限制水位波動振幅。如果能采用其他結構來代替調(diào)壓室內(nèi)的壓縮空氣，并能夠通過能量轉換來降低調(diào)壓室水位波動幅度，那么就可以避免使用壓縮空氣導致的滲漏問題，從而可進一步降低封閉式調(diào)壓室的成本和工程量。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下的技術方案:
[0009]封閉式水電站調(diào)壓室，包括調(diào)壓室主體，其頂部封閉，調(diào)壓室主體頂部下方設有彈性儲能單元，所述的彈性儲能單元包括彈性元件和可沿調(diào)壓室主體側壁上下滑動的擋水板，彈性元件一端設置于調(diào)壓室主體頂部，另一端連接擋水板，擋水板位于水平方向，其尺寸與調(diào)壓室主體橫截面尺寸相匹配。
[0010]為保證擋水板在受到水流沖擊時能保持豎直方向上的穩(wěn)定滑動，在擋水板和調(diào)壓室主體側壁上設有滑軌結構，所述的滑軌結構包括安裝于擋水板邊緣的滑輪和設置于調(diào)壓室主體側壁的配套滑軌，滑輪鑲嵌于滑軌內(nèi)。
[0011]為保證擋水板在受到水流沖擊時能保持不變形，上述擋水板的背水面設有加強肋。
[0012]當調(diào)壓室主體橫截面面積很大，導致與其匹配的擋水板面積過大而難于施工時，為降低施工難度，一種優(yōu)選方案為:將調(diào)壓室主體設置為調(diào)壓室主體上部和調(diào)壓室主體下部兩部分，且使調(diào)壓室主體上部橫截面面積小于調(diào)壓室主體下部橫截面面積，彈性儲能單元設于調(diào)壓室主體上部的頂部，擋水板尺寸與調(diào)壓室主體上部橫截面尺寸相匹配，且可沿調(diào)壓室主體上部側壁上下滑動。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0014]1、同常規(guī)調(diào)壓室相比，本實用新型由于是封閉式，可有效降低高水頭電站調(diào)壓室的高度，減小工程量。
[0015]2、與氣墊式封閉調(diào)壓室相比，本實用新型采用彈性元件作為儲能單元，無需對調(diào)壓室內(nèi)空氣進行壓縮，避免氣墊式調(diào)壓室受地質(zhì)條件影響大、存在氣體滲漏等問題，可明顯降低成本，減少工程量。
[0016]3、本實用新型采用彈簧儲能方式來吸收調(diào)壓室水位波動的能量，結構簡單，易于施工，成本低，能有效反射水擊波，同時能限制調(diào)壓室內(nèi)最高涌浪，適用于高水頭水電站。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型封閉式調(diào)壓室的一種結構示意圖；
[0018]圖2為擋水板俯視結構示意圖；
[0019]圖3為本實用新型封閉式調(diào)壓室的另一種結構示意圖。
[0020]圖中，1-引水隧洞；2_調(diào)壓室主體；3_滑軌；4_滑輪；5_擋水板；6_彈性元件；7-頂部；8_壓力管道；9_加強肋；10_調(diào)壓室主體上部；11_調(diào)壓室主體下部。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合附圖和【具體實施方式】進一步說明書本實用新型。
[0022]見圖1，調(diào)壓室主體2上游連接引水隧洞1，下游連接壓力管道8連接；調(diào)壓室主體2頂部7設有彈性元件6，彈性元件6未與調(diào)壓室主體2頂部7連接的一端連接可沿調(diào)壓室主體2側壁上下滑動的擋水板5，擋水板5尺寸與調(diào)壓室主體2相匹配，這樣可使得更多的水能傳遞到彈性元件。本具體實施中，彈性元件6為彈簧。
[0023]擋水板5通過滑軌結構來實現(xiàn)沿調(diào)壓室主體2側壁的滑動，本具體實施中，滑軌結構包括設置于調(diào)壓室主體2側壁的滑軌3和安裝于擋水板5邊緣的滑輪4，滑輪4鑲嵌于滑軌3內(nèi)。
[0024]見圖2，調(diào)壓室主體2頂部7設有4個彈性元件6，該4個彈性元件6的另一端固定于擋水板5背水面；為保持水流沖擊下?lián)跛宀蛔冃?，在擋水?背水面設置有若干加強肋9 ;為使擋水板保持豎直向上的穩(wěn)定滑動，在擋水板5邊緣對稱地設置4個滑輪4。擋水板5采用的材料要保證能抵抗水流沖擊而不變形，可選用高強度低密度的合金金屬材料，如鋁
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I=1-Wl O
[0025]見圖1，恒定狀態(tài)下調(diào)壓室水位為Ztl，擋水板5高程為Zl，在機組甩負荷過程中，調(diào)壓室水位ZO逐漸升高，當調(diào)壓室水位Ztl達到Z1時，水壓作用在擋水板5上，至使彈性元件6壓縮，將水流動能轉換為機械能存儲在壓縮的彈性元件6中。當彈性元件6作用于擋水板5上的壓力大于作用于擋水板5的水壓時，擋水板5推動水流向下運動，調(diào)壓室水位Ztl逐漸下降，彈性元件6亦逐漸變松弛，當擋水板5到達初始位置Z1時，擋水板5不受彈性元件6壓力，調(diào)壓室水位Ztl繼續(xù)下降，調(diào)壓室水位Ztl達到最低后又逐漸上升，如果調(diào)壓室水位Ztl能再次達到Z1，則重復上述過程直至調(diào)壓室水位Ztl衰減到Z1以下。該程利用彈性元件的壓縮吸收水流動能，利用彈性元件的舒張過程起到反射水擊波的作用。
[0026]彈性元件個數(shù)和彈性參數(shù)可通過合理的水利計算獲得，彈性元件拉伸時要能夠承受擋水板重力，壓縮時要能夠最大承受水壓力而不屈服。假設調(diào)壓室為開敞式下的最高水位為Zmax (單位:m)，最高水位Zmax可通過水電站過渡過程程序計算得到，擋水板質(zhì)量為M1 (單位:kg)，擋水板面積為S (單位:m2)，彈性元件的自由長度為L1 (單位:m)，彈性元件的有效行程為L2 (單位:m)，彈性元件的彈簧系數(shù)為K (單位:N/m)，調(diào)壓室頂部高程為Z2 (單位:m)水密度為P (單位:kg/m3)。
[0027]為確保彈性元件在壓縮過程中始終處于有效范圍內(nèi)，則所需要安置彈性元件的最少個數(shù)η由公式⑴確定:
[0028]
【權利要求】
1.封閉式水電站調(diào)壓室結構，包括調(diào)壓室主體，其頂部封閉，其特征是: 調(diào)壓室主體頂部下方設有彈性儲能單元，所述的彈性儲能單元包括彈性元件和可沿調(diào)壓室主體側壁上下滑動的擋水板，彈性元件一端設置于調(diào)壓室主體頂部，另一端連接擋水板，擋水板位于水平方向，其尺寸與調(diào)壓室主體橫截面尺寸相匹配。
2.如權利要求1所述的封閉式水電站調(diào)壓室結構，其特征是: 所述的擋水板通過滑軌結構來實現(xiàn)沿調(diào)壓室主體側壁的上下滑動，滑軌結構包括安裝于擋水板邊緣的滑輪和設置于調(diào)壓室主體側壁的配套滑軌，滑輪鑲嵌于滑軌內(nèi)。
3.如權利要求1所述的封閉式水電站調(diào)壓室結構，其特征是: 所述的擋水板的背水面設有加強肋。
4.如權利要求1所述的封閉式水電站調(diào)壓室結構，其特征是: 所述的調(diào)壓室主體包括調(diào)壓室主體上部和調(diào)壓室主體下部，其中，調(diào)壓室主體上部橫截面面積小于調(diào)壓室主體下部橫截面面積，彈性儲能單元設于調(diào)壓室主體上部的頂部，擋水板尺寸與調(diào)壓室主體上部橫截面尺寸相匹配，且可沿調(diào)壓室主體上部側壁上下滑動。
【文檔編號】E02B9/06GK203808031SQ201420211570
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權日:2014年4月28日
【發(fā)明者】王超, 楊建東 申請人:武漢大學