專利名稱：一種減免已建工程充水廊道工作門聲振的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)已建工程充水廊道設(shè)計(jì)時(shí)沒有設(shè)置防聲振措施或防聲振措施不當(dāng)后補(bǔ)工程方法，具體的說是一種對(duì)已建工程充水廊道工作門自然通氣裝置減免充水廊道聲振的方法。
背景技術(shù)：
近幾十年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水電事業(yè)得到迅猛發(fā)展，一大批高水頭水電站相繼建成，使我國躋身于世界高水頭電站建設(shè)前列。但由于人們思想認(rèn)識(shí)和科技水平的局限，相當(dāng)一部分高水頭電站充水廊道設(shè)計(jì)和施工時(shí)沒有設(shè)置防聲振措施或防聲振措施不當(dāng)，充水廊道工作門廊道段有明顯聲振，導(dǎo)致工作門面板、胸墻及工作門后廊道邊壁破壞， 嚴(yán)重的聲振還會(huì)導(dǎo)致水流壓力脈動(dòng)加大、工作門啟門力脈動(dòng)增大、工作門及其啟閉系統(tǒng)振動(dòng)加劇、支鉸脈動(dòng)增大、聲振現(xiàn)象對(duì)充水廊道運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生不利影響甚至危及整個(gè)水工建筑物安全運(yùn)行。發(fā)生聲振時(shí)，某電站廊道充水時(shí)建筑物顫動(dòng)，工作門后的檢修門井陣陣噴氣，混凝土蓋板縫隙處沖出10多米高的水花及灰塵，拌有巨大的爆炸聲；液壓系統(tǒng)的活塞桿、吊桿、 輸油管明顯振動(dòng)。液壓?jiǎn)㈤]系統(tǒng)經(jīng)常因壓力繼電器誤動(dòng)而停機(jī)；充水時(shí)工作井內(nèi)水流旋滾強(qiáng)烈，造成工作門井及周圍的嚴(yán)重噪聲污染；巨大的振動(dòng)影響了發(fā)電設(shè)備的安全運(yùn)行。尋求到一種施工簡(jiǎn)單、工程量不大、維護(hù)方便、有效解決已建充水廊道工作門段聲振的工程措施，是本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)和最終目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在缺點(diǎn)，提出一種施工簡(jiǎn)單、 工程量不大、無需人員值守、并能有效解決已建充水廊道工作門段聲振的方法。本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是提供一種減免已建工程充水廊道工作門聲振的方法，包括工作門和工作門上端的工作門門井，在所述工作門下游設(shè)有胸墻，所述胸墻上方的工作門門井內(nèi)沿廊道寬度方向設(shè)有穩(wěn)壓桶，所述下端連接帶有通氣支孔的摻氣坎，所述摻氣坎設(shè)于所述工作門與胸墻之間，所述摻氣坎與所述工作門之間設(shè)有Ω型止水，所述穩(wěn)壓桶經(jīng)所述摻氣坎的通氣支孔與所述工作門和胸墻之間的間隙聯(lián)通；所述穩(wěn)壓桶與通氣管焊接順著工作門門井井壁通向閘頂；在工作開啟時(shí)，摻氣坎板下方形成穩(wěn)定的負(fù)壓區(qū)，通氣管順著工作門門井通向間頂，摻氣坎設(shè)置通氣支孔，摻氣坎下方形成穩(wěn)定的負(fù)壓區(qū)，空氣自然被吸入，實(shí)現(xiàn)胸墻自然通氣。本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是前述的減免已建工程充水廊道工作門聲振的方法，為了減少流動(dòng)阻力，降低聲振，所述胸墻下端沿水流方向圓角折邊。前述的減免已建工程充水廊道工作門聲振的方法，所述工作門與所述胸墻負(fù)壓區(qū)上側(cè)點(diǎn)、下側(cè)點(diǎn)以及與所述胸墻下端圓角折邊起始點(diǎn)的距離關(guān)系為1:1. 5:2，其中所述工作門與所述胸墻負(fù)壓區(qū)上側(cè)點(diǎn)距離為1. 5^4. Ocm0
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)在工作門門井內(nèi)增設(shè)胸墻自然通氣措施，改造工作量小，易于施工，維護(hù)方便；(2)胸墻自然通氣也可以減小工作門的振動(dòng)，使啟閉系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行成為可能，降低檢修費(fèi)用、確保啟閉設(shè)備安全；C3)能有效降低嚴(yán)重聲振引起的充水廊道水流脈動(dòng)增大，摻氣水流可以有效保護(hù)胸墻及閥門后廊道邊壁，減少工程維護(hù)費(fèi)用。本發(fā)明施工簡(jiǎn)單，工程量小，維護(hù)方便，能有效解決已建工程充水廊道聲振問題。 本發(fā)明的有效性已經(jīng)過試驗(yàn)和工程驗(yàn)證，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，改造工作量小，易于施工，提高了工程安全性，具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明的充水廊道胸墻布置圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是充水廊道胸墻通氣與不通氣情況下空化噪聲頻譜對(duì)比圖。圖4是充水廊道胸墻通氣與不通氣情況下油缸壓力脈動(dòng)幅值。圖5是充水廊道胸墻通氣與不通氣情況下脈動(dòng)強(qiáng)度對(duì)比。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
本實(shí)施例是一種減免已建工程充水廊道工作門聲振的方法，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示， 包括胸墻8、摻氣坎3、Ω型止水5、在工作門門井里增設(shè)鋼質(zhì)通氣主管1，在廊道寬度方向增設(shè)鋼質(zhì)穩(wěn)壓桶2，通氣管1與穩(wěn)壓桶2焊接。通氣管1順著工作門門井井壁10通向閘頂， 摻氣坎3上設(shè)置通氣支孔4，工作開啟時(shí)，摻氣坎板下方形成穩(wěn)定的負(fù)壓區(qū)7，空氣自然被吸入，實(shí)現(xiàn)胸墻自然通氣。胸墻設(shè)在工作門6下游，胸墻上方的工作門門井內(nèi)沿廊道寬度方向設(shè)有穩(wěn)壓桶2， 下端連接帶有通氣支孔的摻氣坎3，摻氣坎3設(shè)于工作門6與胸墻8之間，摻氣坎3與工作門6之間設(shè)有Ω型止水5，穩(wěn)壓桶2經(jīng)摻氣坎的通氣支孔4與工作門6和胸墻8之間的間隙聯(lián)通；穩(wěn)壓桶2與通氣管1焊接順著工作門門井井壁10通向閘頂；在工作門開啟時(shí)，摻氣坎板下方形成穩(wěn)定的負(fù)壓區(qū)，通氣管順著工作門門井通向間頂，摻氣坎設(shè)置通氣支孔，摻氣坎下方形成穩(wěn)定的負(fù)壓區(qū)，空氣自然被吸入，實(shí)現(xiàn)胸墻自然通氣，胸墻下端沿水流方向圓角折邊；工作門與胸墻負(fù)壓區(qū)上側(cè)點(diǎn)、下側(cè)點(diǎn)以及與胸墻下端圓角折邊起始點(diǎn)的距離關(guān)系 dl :d2:d3為1:1. 5:2，其中工作門與胸墻負(fù)壓區(qū)上側(cè)點(diǎn)距離dl為1. 5 4. Ocm0對(duì)充水廊道胸墻通氣管進(jìn)行增設(shè)后，胸墻實(shí)現(xiàn)自然通氣后，極大地改善了工作環(huán)境。改進(jìn)前，某高水頭電站充水廊道充水過程伴隨密集的轟鳴，摻雜陣陣爆破聲，檢修門井蓋板被強(qiáng)大的氣浪掀動(dòng)，縫隙處產(chǎn)生強(qiáng)烈的呼氣和吸氣現(xiàn)象，水霧、塵土高揚(yáng)。改進(jìn)后，強(qiáng)烈的振動(dòng)，轟鳴聲基本消失，其強(qiáng)度和次數(shù)顯著降低，檢修門井噴、吸氣現(xiàn)象明顯減弱，工作門后水流漩滾強(qiáng)度降低，運(yùn)行條件和工作環(huán)境明顯改善。模型試驗(yàn)成果指出，胸墻通氣比其它通氣措施能更充分利用有限的進(jìn)氣量抑制廊道聲振。胸墻通氣通氣與不通氣情況下，噪聲頻譜對(duì)比如圖3所示，由圖可見，通氣后噪聲譜平均降低40 50dB，脈沖幅值大大降低，聲振已得到充分抑制。啟門力的大小取決于閥門井漩滾水流對(duì)閥門產(chǎn)生的上托力及底緣低壓區(qū)對(duì)閥門產(chǎn)生的下吸力的變化。通氣前后油缸壓力過程線形狀基本類似。啟門力的的脈動(dòng)同閥門前后流態(tài)密切相關(guān)，在門后不發(fā)生聲振條件下啟門脈動(dòng)峰值常出現(xiàn)在較大開度，由于聲振是工作門的一個(gè)強(qiáng)激振源，因而在聲振發(fā)生時(shí)啟門力脈動(dòng)顯著增大，尤以缸頂脈動(dòng)較為劇烈。在胸墻實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的自然通氣后，廊道聲振強(qiáng)度大大減弱甚至完全消除，因而啟門力及門后廊道壓力脈動(dòng)強(qiáng)度亦隨之降低，尖脈沖次數(shù)明顯減少，脈沖峰值顯著減小。圖4給出了通氣前后油缸壓力脈動(dòng)幅值。圖5給出了通氣與不通氣情況脈動(dòng)強(qiáng)度(脈動(dòng)均方根值) 對(duì)比。本發(fā)明還可以有其它實(shí)施方式，只要輸水閥門采用反弧門型式，門頂采用胸墻自然通氣，所有反弧門門頂胸墻體型均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種減免已建工程充水廊道工作門聲振的方法，其特征在于，包括工作門和工作門上端的工作門門井，在所述工作門下游設(shè)有胸墻，所述胸墻上方的工作門門井內(nèi)沿廊道寬度方向設(shè)有穩(wěn)壓桶，所述下端連接帶有通氣支孔的摻氣坎，所述摻氣坎設(shè)于所述工作門與胸墻之間，所述摻氣坎與所述工作門之間設(shè)有Ω型止水，所述穩(wěn)壓桶經(jīng)所述摻氣坎的通氣支孔與所述工作門和胸墻之間的間隙聯(lián)通；所述穩(wěn)壓桶與通氣管焊接順著工作門門井井壁通向閘頂；在工作門開啟時(shí)，摻氣坎板下方形成穩(wěn)定的負(fù)壓區(qū)，通氣管順著工作門門井通向閘頂，摻氣坎設(shè)置通氣支孔，摻氣坎下方形成穩(wěn)定的負(fù)壓區(qū)，空氣自然被吸入，實(shí)現(xiàn)胸墻自然通氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減免已建工程充水廊道工作門聲振的方法，其特征在于所述胸墻下端沿水流方向圓角折邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的減免已建工程充水廊道工作門聲振的方法，其特征在于所述工作門與所述胸墻負(fù)壓區(qū)上側(cè)點(diǎn)、下側(cè)點(diǎn)以及與所述胸墻下端圓角折邊起始點(diǎn)的距離關(guān)系為1:1. 5:2，其中所述工作門與所述胸墻負(fù)壓區(qū)上側(cè)點(diǎn)距離為1.5 4. Ocm0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種減免已建工程充水廊道工作門聲振的方法，包括胸墻、摻氣坎、Ω型止水、在工作門門井里增設(shè)鋼質(zhì)通氣主管，在廊道寬度方向增設(shè)鋼質(zhì)穩(wěn)壓桶，通氣管與穩(wěn)壓桶焊接。通氣管順著工作門門井井壁通向閘頂，摻氣坎上設(shè)置通氣支孔，閥門開啟時(shí)，摻氣坎板下方形成穩(wěn)定的負(fù)壓區(qū)，空氣自然被吸入，實(shí)現(xiàn)胸墻自然通氣。本發(fā)明是針對(duì)已建工程設(shè)計(jì)時(shí)沒有設(shè)置防聲振措施或防聲振措施不當(dāng)，廊道段有明顯聲振，聲振對(duì)充水廊道運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生不利影響的后補(bǔ)工程措施。本發(fā)明施工簡(jiǎn)單，工程量小，維護(hù)方便，能有效解決已建工程充水廊道聲振動(dòng)問題。
文檔編號(hào)E02B9/06GK102409646SQ201110237310
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者嚴(yán)秀俊, 凌國增, 胡亞安, 鄭楚佩 申請(qǐng)人:水利部交通運(yùn)輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院