灯泡贯流式水电站进水口拦污栅的设计研究

灯泡贯流式水电站进水口拦污栅的研究 灯泡贯流式水电站进水口拦污栅的设计研 究 ()倪建潮 310002 浙江杭州 浙江水利水电勘测设计院 ( )王颖玉 浙江工业大学机电学院浙江杭州 310032 灯泡贯流式水电站低水头大流量的特性决定了 , 产生局部气蚀 。在设置时 , 也要考 成撞击与脱流 进水口拦污栅跨度大 、高度高 , 从而与引水式高水 虑电站的运行工况条件 , 导流板的数量应根据拦污 头电站的进水口拦污栅在设计上有所区别 ; 跨度大 栅高度和栅条间距 , 以获得均匀合理的过栅流速的 则主梁截面大 , 高度高则栅体须分节 , 主梁根数 原则来确定 。 多 。可以说 , 对灯泡贯流式水电站进水口拦污栅的 合理设计 , 应该从的总体布置来考虑 。本文通 2 减小水头损失 过以导流板代替常规拦污栅主梁的模型对比 , 从改 善流态 、减小水头损失 、有效提高拦污栅净面积和 以湖 南 马 迹 塘 水 电 站 为 例 , 按 原 设 计 水 头 降低工程造价等多个角度来设计的合理性 。 615 m 计 算 , 电 站 装 机 容 量 为 3 ×18 MW = 54 MW 。 而 实 际 上 , 在 单 台 机 全 开 时 , 最 大 出 力 为 1913 MW ; 两台机全开时出力可达 2 ×17 = 34 MW ;1 改善流态 而 3 台机全开时 , 出力仅为 3 ×15 = 45 MW , 只能 灯泡贯流式机组的进水流道短且平直 , 进水口 达到设计容量的 85 %左右 。其原因不是机组本身 动能差相对较大 , 从水库到进水喇叭口的水流流态 的问题 , 而在于流量增大后水头不足 。影响其水头较为杂乱 。若水流通过无倾角的焊接实腹式拦污栅 的一个主要原因是可能未充分考虑水头损失 , 因为 主梁 , 水流被割裂 , 拦污栅主梁腹板处有紊流 , 梁 径流电站水头一般很低 , 约在 10 m 左右 , 甚至 4, 后脱流 , 易产生局部气蚀 , 同时易使拦污栅产生振 5 m , 而电站进水口门槽 、拦污栅 、拦污栅槽 、尾 水门槽的局部水头损失 , 以及进水口动能差相对较 () 动 见图 1。而以导流板代替常规拦污栅主梁的 大 ; 例如马迹塘水电站实测最大水头损失为 0141 m , (设计布局 确定导流板数量和位置后向水轮机制造 约占额定水头的 6126 %。相反 , 设计虑到以上 ) 厂家咨询各导流板的顺水流倾角, 不但完全可以水头损失因素并采用导流板方式后 , 在浙江丽水玉 避免以上的不利情况 , 而且还可以进一步使原本进 溪电站和温州赵山渡电站的实际出力和电站的运行 指标都超过了设计标准 , 这也印证了水头变化对贯 水口有些紊乱的水流通过形体为流线形的导流板后 流式水轮机出力的敏感性 , 即使 013 m 的差异 , 也 () 得到很好的改善 见图 2。 可能造成电站永远无法发足装机容量 。因此 , 在水 轮机参数的选择工作中 , 必须充分研究水头损失 ; 同时也明了对各环节减小水头损失的重要性 。 电站的局部水头损失以拦污栅的水头损失为最 大 , 从改善流态这一环节也不难看出导流板代替常 规拦污栅主梁的设计方法可以较大地减小拦污栅局 部水头损失 ; 另外 , 省了栅槽 , 也避免了栅槽这部 分的局部水头损失 。 图 1 改善前水流图 图 2 改善后水流图 导流板设计以厚一些为好 , 高度要高 , 形状以 3 有效提高拦污栅净面积 流线形为宜 ; 特别是头部 , 设置要相对窄一点 , 以 丽水 玉 溪 电 站 进 水 口 拦 污 栅 的 孔 口 为 11158 m × 5 检修 ( ) 1816 m , 只设 3 根导流板 主梁, 拦污栅净面积 由于贯流式机组进水口拦污栅的特性为大流 占孔口面积的 80 %以上 ; 而按常规活动式拦污栅 , 量 , 而枯水期库区水量极少 , 可完成拆卸检修 ; 在 () 如广东飞来峡水电站 , 受主梁高度 栅槽宽度的 特殊情况下 , 水下螺拴拆卸也是可行的 ; 因此 , 拦 限制 , 以及栅体分节等因素 , 其整个主梁根数多 , 污栅检修问题是可以放心的 。至于导流板 , 在设计 主梁翼缘也很宽 , 因而拦污栅净面积只占孔口面积 时已考虑足够的强度 、刚度以及耐腐蚀 , 可不考虑的 70 %左右 。若按相同过栅流速设计值来确定拦 检修 , 为永久性建筑 。污栅孔口 , 这意味着前者比后者的孔口面积减小 10 %左右 。6 制作简单 , 布置合理 , 有利于清污 由于活动式拦污栅的主梁太多 , 为避免阻水产 4 降低工程造价 生更多的水头损失 , 设计者往往使主梁采用不同的 灯泡贯流式机组的装机高程是根据工程投资 、 倾角 , 对栅条头部进行机加工处理等 ; 而导流板代 运行性能等因素进行系统研究后决定的 。可以降低 替拦污栅的主梁 , 使拦污栅的制作变的简单 , 布置 工程造价 , 是因为相对提高了装机高程 , 减少了工 程开挖量 。这在有效提高拦污栅净面积中有力地证 合理 ; 其整体固定以及栅条整齐 , 都有利于清污机 明了这一点 , 由于孔口宽度是相对定值 , 有效面积 的入轨 , 使清污机的清污效果更好 。 相差 10 %意味着孔口高度相差 10 %左右 ; 而为满 另外 , 这种固定式的设计 , 少了启闭设备和抓 足水轮机防止空蚀要求 , 拦污栅孔口始端应在发电 梁等 , 也节省了投资 。 死水位以下 , 淹没深度有一定要求 。因此 , 拦污栅 在本身高度有限 , 过栅流速已接近允许极大值的情 7 结束语 况下 , 常规活动式拦污栅的设计相对使机组装机高 通过不同电站的实际应用 , 证明采用导流板式 () 度降低了 见图 3。 拦污栅 , 只要装设合理 , 都会取得较明显的效果 。 而且经过了长时间的运行 , 未发现有什么不利影 响 , 说明设置导流板是可行的 。在浙江丽水玉溪电 站和温州赵山渡电站的成功应用 , 使两电站的出力 及电站的运行指标都超过了设计标准 , 这与导流板 的设置有很大的关系 , 对灯泡贯流式水电站进水口 拦污栅的合理设计有很大的实际意义 。 参考文献 : 〔1〕水 电 站 机 电 设 计 手 册 - 水 力 机 械 [ M ] . 水 力 出 版 社 , 19831 〔2〕电力工业标准汇编 - 水力卷 ,金属结构 [ M ] . 水力出版 3 拦污栅设计对比图 图 社 , 19941 〔3〕田树棠. 贯流式水轮发电机及其选择方法 [ M ] . 中国电 另外 , 如福建沙溪口水电站 , 由于电站机组较 力出版社 , 20001 大 , 进水口较宽 , 设计采用了若干混凝土分隔墩分 〔4〕沙 锡 林. 贯 流 式 水 电 站 [ M ] . 中 国 水 利 电 力 出 版 社 ,节活动式拦污栅来处理 , 这种方法解决了主梁高度 19991 等问题 , 但它使各机组之间的距离加大 。从降低工 ? 程造价的角度来讲 , 采用导流板的方法则比上述方 法更实际一些 。 () 倪建潮 1972 - ,男 ,主要从事金属结构专业的工作 。 《小水电》投稿电子信箱 : xsd122 @vip11631 com file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt df机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldf file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56