一種新型泵站水泵梁防渦裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新型栗站水栗梁防渦裝置及方法，屬于水利工程、市政工程技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 栗站進(jìn)水池流態(tài)的好壞直接關(guān)系機(jī)組運(yùn)行的狀態(tài)，進(jìn)水池流態(tài)紊亂將顯著降低水 栗的能量性能和汽蝕性能，而且還可能導(dǎo)致水栗機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)。在具體工程設(shè)計(jì)中，為便于 安裝和檢修設(shè)備，經(jīng)常會(huì)在進(jìn)水池中增加部分構(gòu)筑物。常見的構(gòu)筑物形式有:水栗梁、檢修 平臺(tái)以及胸墻等。這些構(gòu)筑物設(shè)置后，會(huì)對(duì)進(jìn)水池流態(tài)及水栗喇叭口出口水力性能產(chǎn)生影 響。研究表明，進(jìn)水池內(nèi)增加普通矩形斷面水栗梁后，除對(duì)進(jìn)水池流態(tài)及水栗喇叭口出口水 力性能產(chǎn)生影響外，同時(shí)導(dǎo)致局部出現(xiàn)橫軸漩渦，甚至形成渦帶，嚴(yán)重影響到栗站安全經(jīng)濟(jì) 運(yùn)行。
[0003] 為改善進(jìn)水池流態(tài)，目前已有專利涉及相關(guān)措施：授權(quán)實(shí)用新型專利 CN200720033538提出合適的進(jìn)水池幾何參數(shù)，并對(duì)吸水喇叭口的后壁距和懸空高兩個(gè)重要 控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，能有效的防止渦帶的產(chǎn)生，且水力損失小。但是該專利沒有涉及到在進(jìn) 水池中設(shè)置構(gòu)筑物。授權(quán)實(shí)用新型專利CN201520134027X在封閉式進(jìn)水池設(shè)置一種新型ω 后壁能有效解決封閉式進(jìn)水池后壁出現(xiàn)死水區(qū)問題，并且能夠有效改善進(jìn)水池后壁附近不 良流態(tài)，但是不能改善水栗梁周圍不良流態(tài)。授權(quán)實(shí)用新型專利CN201520191918在進(jìn)水池 中設(shè)置左右后壁隔墻，使左右兩側(cè)水流沿著隔墻進(jìn)入喇叭口，提升喇叭口入口的流速均勻 度，但是這種措施僅針對(duì)由進(jìn)水池后壁距引起的不良流態(tài)，并不能消除水栗梁周圍的漩渦。 現(xiàn)有專利提出許多工程措施改善進(jìn)水前池的流態(tài)以改善進(jìn)水池的進(jìn)水條件。但栗站進(jìn)水池 水栗梁周圍流態(tài)紊亂，產(chǎn)生漩渦甚至誘發(fā)渦帶是尚未得到很好解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)的不足，提出一種能有效改善進(jìn)水池內(nèi)傳統(tǒng)矩形水栗梁周圍 不良流態(tài)、且不誘發(fā)新回流區(qū)或漩渦的新型栗站水栗梁防渦裝置及方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種新型栗站水栗梁防渦裝置，包括設(shè)置在進(jìn)水池 內(nèi)的水栗梁，其特征是，所述水栗梁由前水栗梁、后水栗梁組成，前水栗梁、后水栗梁分別置 于進(jìn)水池中出水彎管的兩側(cè)，且前水栗梁面向進(jìn)水池的進(jìn)水側(cè);所述前水栗梁迎水面為雙 半圓弧連接的流線型斷面，前水栗梁迎水側(cè)為流線型，無矩形菱角;所述后水栗梁的斷面為 半圓弧形，后水栗梁靠近進(jìn)水池后壁的側(cè)面為弧線型。
[0006] 前水栗梁迎水側(cè)流線為相切弧線，圓弧半徑為，
[0007] Rl = (0.5 ~0.7)L1，
[0008] 前水栗梁下平面預(yù)留寬度為，
[0010]前水栗梁側(cè)面預(yù)留寬度為，
[0012]其中，Ll為前水栗梁寬，L2為前水栗梁高。
[0013]所述后水栗梁具體的參數(shù)為：
[0014]后水栗梁的弧線圓弧半徑為，
[0015] R2(R2 = (1 ~1.1)L，
[0016]后水栗梁側(cè)面預(yù)留寬度為，
[0018]后水栗梁下平面預(yù)留寬度為，
[0020]其中，Ll為后水栗梁寬，L2為后水栗梁高。
[0021 ] -種新型栗站水栗梁防渦方法，其特征是，包括設(shè)置在進(jìn)水池內(nèi)的水栗梁，所述水 栗梁由前水栗梁、后水栗梁組成，前水栗梁、后水栗梁分別置于進(jìn)水池中出水彎管的兩側(cè)， 且前水栗梁面向進(jìn)水池的進(jìn)水側(cè);所述前水栗梁迎水面為雙半圓弧連接的流線型斷面，前 水栗梁迎水側(cè)為流線型，無矩形菱角;所述后水栗梁的斷面為半圓弧形，后水栗梁靠近進(jìn)水 池后壁的側(cè)面為弧線型;水流從進(jìn)水池的進(jìn)水側(cè)進(jìn)入，流經(jīng)水栗梁的前水栗梁時(shí)，前水栗梁 為雙半圓弧連接的流線型斷面，且迎水側(cè)為流線型，無矩形菱角，起到平順?biāo)髯饔?，有?消除漩渦，上層水流從出水彎管兩側(cè)繞過進(jìn)入進(jìn)水池后壁區(qū)，進(jìn)水池后壁區(qū)的后水栗梁斷 面為半圓弧形，后側(cè)向下水流能夠平順進(jìn)入水栗，從而消除進(jìn)水池后壁區(qū)的漩渦和流態(tài)紊 亂問題。
[0022] 前水栗梁迎水側(cè)流線為相切弧線，圓弧半徑為，
[0023] Rl = (0.5 ~(h7)Ll，
[0024]前水栗梁下平面預(yù)留寬度為，
[0026]前水栗梁側(cè)面預(yù)留寬度為，
[0028]其中，Ll為前水栗梁寬，L2為前水栗梁高。
[0029]所述后水栗梁具體的參數(shù)為：
[0030]后水栗梁的弧線圓弧半徑為，
[0031] R2(R2 = (1 ~1.1)L，
[0032]后水栗梁側(cè)面預(yù)留寬度為，
[0034]后水栗梁下平面預(yù)留寬度為，
[0036]其中，LI為后水栗梁寬，L2為后水栗梁高。
[0037]本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單、生產(chǎn)制造容易、使用方便，設(shè)置新型水栗梁目的是為解決進(jìn) 水池內(nèi)構(gòu)筑物周圍出現(xiàn)流態(tài)紊亂及橫軸漩渦等問題。出水彎管前水栗梁的迎水面為雙半圓 弧連接的流線型斷面，出水彎管后水栗梁后側(cè)面為半圓弧形斷面。
[0038] 技術(shù)原理：
[0039] 根據(jù)對(duì)栗站進(jìn)水池內(nèi)流態(tài)分析，如圖1所示，設(shè)置普通矩形水栗梁的進(jìn)水池內(nèi)水流 從進(jìn)水方向進(jìn)入，水流流經(jīng)矩形水栗梁后，水流受到阻隔，流態(tài)紊亂，進(jìn)水池中部水流易形 成漩渦，然后被吸入水栗中，下部水流受水栗梁擠壓，從水栗梁下方被吸入水栗中。上層水 流從出水彎管兩側(cè)繞過進(jìn)入后壁區(qū)，水流在后壁區(qū)向下流動(dòng)進(jìn)入喇叭口時(shí)，受到出水彎管 后方水栗梁阻隔，易形成漩渦。
[0040] 如圖2、3、4所示，通過設(shè)置新型水栗梁，水流從進(jìn)水側(cè)進(jìn)入，流經(jīng)水栗梁時(shí)，由于水 栗梁的前水栗梁迎水面為雙半圓弧連接的流線型斷面，無矩形菱角，因此能夠起到平順?biāo)?流作用，可有效消除漩渦。上層水流從出水彎管兩側(cè)繞過進(jìn)入后壁區(qū)，后壁區(qū)后水栗梁斷面 為半圓弧形，后側(cè)向下水流能夠平順進(jìn)入水栗，消除后壁區(qū)的漩渦和流態(tài)紊亂問題。
[0041 ] 有益效果：
[0042]眾所周知，栗站進(jìn)水池流態(tài)的好壞直接關(guān)系機(jī)組運(yùn)行的狀態(tài)，進(jìn)水池流態(tài)紊亂將 顯著降低水栗的能量性能和汽蝕性能，而且還可能導(dǎo)致水栗機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)。在具體工程設(shè) 計(jì)中，有時(shí)會(huì)在進(jìn)水池中增加部分構(gòu)筑物，以便于安裝和檢修設(shè)備。這些構(gòu)筑物設(shè)置后，會(huì) 對(duì)進(jìn)水池流態(tài)及水栗喇叭口出口（即葉輪室進(jìn)口）水力性能產(chǎn)生影響。加設(shè)斷面為矩形的普 通水栗梁后，除水栗梁周圍會(huì)出現(xiàn)漩渦外，水栗梁周圍流態(tài)也很紊亂。
[0043] 通過在進(jìn)水池設(shè)置新型水栗梁可顯著改善進(jìn)水池流態(tài)。新型水栗梁會(huì)有效改善進(jìn) 水池內(nèi)流態(tài)，