专利名称：一种减免已建工程充水廊道工作门声振的方法
技术领域：
本发明涉及一种对已建工程充水廊道设计时没有设置防声振措施或防声振措施不当后补工程方法，具体的说是一种对已建工程充水廊道工作门自然通气装置减免充水廊道声振的方法。
背景技术：
近几十年来，随着我国经济的发展，水电事业得到迅猛发展，一大批高水头水电站相继建成，使我国跻身于世界高水头电站建设前列。但由于人们思想认识和科技水平的局限，相当一部分高水头电站充水廊道设计和施工时没有设置防声振措施或防声振措施不当，充水廊道工作门廊道段有明显声振，导致工作门面板、胸墙及工作门后廊道边壁破坏， 严重的声振还会导致水流压力脉动加大、工作门启门力脉动增大、工作门及其启闭系统振动加剧、支铰脉动增大、声振现象对充水廊道运行设备产生不利影响甚至危及整个水工建筑物安全运行。发生声振时，某电站廊道充水时建筑物颤动，工作门后的检修门井阵阵喷气，混凝土盖板缝隙处冲出10多米高的水花及灰尘，拌有巨大的爆炸声；液压系统的活塞杆、吊杆、 输油管明显振动。液压启闭系统经常因压力继电器误动而停机；充水时工作井内水流旋滚强烈，造成工作门井及周围的严重噪声污染；巨大的振动影响了发电设备的安全运行。寻求到一种施工简单、工程量不大、维护方便、有效解决已建充水廊道工作门段声振的工程措施，是本发明的出发点和最终目标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对以上现有技术存在缺点，提出一种施工简单、 工程量不大、无需人员值守、并能有效解决已建充水廊道工作门段声振的方法。本发明解决以上技术问题的技术方案是提供一种减免已建工程充水廊道工作门声振的方法，包括工作门和工作门上端的工作门门井，在所述工作门下游设有胸墙，所述胸墙上方的工作门门井内沿廊道宽度方向设有稳压桶，所述下端连接带有通气支孔的掺气坎，所述掺气坎设于所述工作门与胸墙之间，所述掺气坎与所述工作门之间设有Ω型止水，所述稳压桶经所述掺气坎的通气支孔与所述工作门和胸墙之间的间隙联通；所述稳压桶与通气管焊接顺着工作门门井井壁通向闸顶；在工作开启时，掺气坎板下方形成稳定的负压区，通气管顺着工作门门井通向间顶，掺气坎设置通气支孔，掺气坎下方形成稳定的负压区，空气自然被吸入，实现胸墙自然通气。本发明进一步限定的技术方案是前述的减免已建工程充水廊道工作门声振的方法，为了减少流动阻力，降低声振，所述胸墙下端沿水流方向圆角折边。前述的减免已建工程充水廊道工作门声振的方法，所述工作门与所述胸墙负压区上侧点、下侧点以及与所述胸墙下端圆角折边起始点的距离关系为1:1. 5:2，其中所述工作门与所述胸墙负压区上侧点距离为1. 5^4. Ocm0
本发明的优点是(1)在工作门门井内增设胸墙自然通气措施，改造工作量小，易于施工，维护方便；(2)胸墙自然通气也可以减小工作门的振动，使启闭系统平稳运行成为可能，降低检修费用、确保启闭设备安全；C3)能有效降低严重声振引起的充水廊道水流脉动增大，掺气水流可以有效保护胸墙及阀门后廊道边壁，减少工程维护费用。本发明施工简单，工程量小，维护方便，能有效解决已建工程充水廊道声振问题。 本发明的有效性已经过试验和工程验证，而且结构简单，改造工作量小，易于施工，提高了工程安全性，具有广阔的应用前景。
图1是本发明的充水廊道胸墙布置图。图2是图1的俯视图。图3是充水廊道胸墙通气与不通气情况下空化噪声频谱对比图。图4是充水廊道胸墙通气与不通气情况下油缸压力脉动幅值。图5是充水廊道胸墙通气与不通气情况下脉动强度对比。
具体实施例方式实施例1
本实施例是一种减免已建工程充水廊道工作门声振的方法，其结构如图1和图2所示， 包括胸墙8、掺气坎3、Ω型止水5、在工作门门井里增设钢质通气主管1，在廊道宽度方向增设钢质稳压桶2，通气管1与稳压桶2焊接。通气管1顺着工作门门井井壁10通向闸顶， 掺气坎3上设置通气支孔4，工作开启时，掺气坎板下方形成稳定的负压区7，空气自然被吸入，实现胸墙自然通气。胸墙设在工作门6下游，胸墙上方的工作门门井内沿廊道宽度方向设有稳压桶2， 下端连接带有通气支孔的掺气坎3，掺气坎3设于工作门6与胸墙8之间，掺气坎3与工作门6之间设有Ω型止水5，稳压桶2经掺气坎的通气支孔4与工作门6和胸墙8之间的间隙联通；稳压桶2与通气管1焊接顺着工作门门井井壁10通向闸顶；在工作门开启时，掺气坎板下方形成稳定的负压区，通气管顺着工作门门井通向间顶，掺气坎设置通气支孔，掺气坎下方形成稳定的负压区，空气自然被吸入，实现胸墙自然通气，胸墙下端沿水流方向圆角折边；工作门与胸墙负压区上侧点、下侧点以及与胸墙下端圆角折边起始点的距离关系 dl :d2:d3为1:1. 5:2，其中工作门与胸墙负压区上侧点距离dl为1. 5 4. Ocm0对充水廊道胸墙通气管进行增设后，胸墙实现自然通气后，极大地改善了工作环境。改进前，某高水头电站充水廊道充水过程伴随密集的轰鸣，掺杂阵阵爆破声，检修门井盖板被强大的气浪掀动，缝隙处产生强烈的呼气和吸气现象，水雾、尘土高扬。改进后，强烈的振动，轰鸣声基本消失，其强度和次数显著降低，检修门井喷、吸气现象明显减弱，工作门后水流漩滚强度降低，运行条件和工作环境明显改善。模型试验成果指出，胸墙通气比其它通气措施能更充分利用有限的进气量抑制廊道声振。胸墙通气通气与不通气情况下，噪声频谱对比如图3所示，由图可见，通气后噪声谱平均降低40 50dB，脉冲幅值大大降低，声振已得到充分抑制。启门力的大小取决于阀门井漩滚水流对阀门产生的上托力及底缘低压区对阀门产生的下吸力的变化。通气前后油缸压力过程线形状基本类似。启门力的的脉动同阀门前后流态密切相关，在门后不发生声振条件下启门脉动峰值常出现在较大开度，由于声振是工作门的一个强激振源，因而在声振发生时启门力脉动显著增大，尤以缸顶脉动较为剧烈。在胸墙实现稳定的自然通气后，廊道声振强度大大减弱甚至完全消除，因而启门力及门后廊道压力脉动强度亦随之降低，尖脉冲次数明显减少，脉冲峰值显著减小。图4给出了通气前后油缸压力脉动幅值。图5给出了通气与不通气情况脉动强度(脉动均方根值) 对比。本发明还可以有其它实施方式，只要输水阀门采用反弧门型式，门顶采用胸墙自然通气，所有反弧门门顶胸墙体型均落在本发明要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种减免已建工程充水廊道工作门声振的方法，其特征在于，包括工作门和工作门上端的工作门门井，在所述工作门下游设有胸墙，所述胸墙上方的工作门门井内沿廊道宽度方向设有稳压桶，所述下端连接带有通气支孔的掺气坎，所述掺气坎设于所述工作门与胸墙之间，所述掺气坎与所述工作门之间设有Ω型止水，所述稳压桶经所述掺气坎的通气支孔与所述工作门和胸墙之间的间隙联通；所述稳压桶与通气管焊接顺着工作门门井井壁通向闸顶；在工作门开启时，掺气坎板下方形成稳定的负压区，通气管顺着工作门门井通向闸顶，掺气坎设置通气支孔，掺气坎下方形成稳定的负压区，空气自然被吸入，实现胸墙自然通气。
2.根据权利要求1所述的减免已建工程充水廊道工作门声振的方法，其特征在于所述胸墙下端沿水流方向圆角折边。
3.根据权利要求2所述的减免已建工程充水廊道工作门声振的方法，其特征在于所述工作门与所述胸墙负压区上侧点、下侧点以及与所述胸墙下端圆角折边起始点的距离关系为1:1. 5:2，其中所述工作门与所述胸墙负压区上侧点距离为1.5 4. Ocm0
全文摘要
本发明涉及一种减免已建工程充水廊道工作门声振的方法，包括胸墙、掺气坎、Ω型止水、在工作门门井里增设钢质通气主管，在廊道宽度方向增设钢质稳压桶，通气管与稳压桶焊接。通气管顺着工作门门井井壁通向闸顶，掺气坎上设置通气支孔，阀门开启时，掺气坎板下方形成稳定的负压区，空气自然被吸入，实现胸墙自然通气。本发明是针对已建工程设计时没有设置防声振措施或防声振措施不当，廊道段有明显声振，声振对充水廊道运行设备产生不利影响的后补工程措施。本发明施工简单，工程量小，维护方便，能有效解决已建工程充水廊道声振动问题。
文档编号E02B9/06GK102409646SQ201110237310
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者严秀俊, 凌国增, 胡亚安, 郑楚佩 申请人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院