格曲二級水電站最大水頭近400m,發電引水隧洞的斜井段和下平段采用埋藏式壓力鋼管,不同管道設計方案對發電引水隧洞具有不同影響。通過分析不同管壁厚度設計產生的結果,對水電站高水頭埋藏式壓力鋼管設計方案進行比選。經計算,按明管設計比較安全,施工速度快,但偏于保守,鋼材用量大;按埋管設加勁環設計鋼材總量小,但施工難度大,影響混凝土澆筑和接縫灌漿的密實性,不易保證施工質量;按埋管不設加勁環設計鋼管用量介于兩者之間,且施工難度低,速度快,可保證混凝土澆筑和接縫灌漿的施工質量。故推薦采用埋管不設加勁環設計。

采用三維有限元方法對石門坎水電站鋼岔管結構體形進行優化,考慮施工中的不確定因素,就總縫隙寬和圍巖彈性抗力進行了敏感性分析。結果表明:在一定的平面布置條件下,岔管管殼應力集中的程度取決于管殼母線間的轉折角大小;縫隙大小對埋藏式岔管的應力分布影響較為敏感,縫隙越小,圍巖分擔作用越明顯;圍巖對岔管的應力大小及分布影響顯著。

為了更深入地了解埋藏式岔管與外圍結構聯合承載的力學機理,采用三維有限元法對岔管與外圍結構聯合作用做了精細的力學仿真.嘗試了一種新的模型,即設置回填混凝土網格,模擬鋼岔管、混凝土、圍巖三者之間的兩道縫隙及其力學接觸行為,考慮混凝土承載后的塑性變形特征.結果表明,岔管與外圍結構在空間中的相互作用過程復雜:由于岔管與外圍結構聯合承載,使鋼材強度得到了充分的發揮;回填混凝土未沿徑向均勻開裂,基于此假定的力學模型值得商榷;回填混凝土變形應被充分重視,有些部位的壓縮變形甚至大于結構間原始縫寬,不利于聯合承載;兩道縫模式得出的內水壓力圍巖分擔率明顯低于一道縫模式,后者可能高估了圍巖分擔率.研究成果為埋藏式岔管受力分析提供了一種新模式.

采用三維有限元方法,應用自編的彈簧單元加載程序和ansys軟件,考慮鋼岔管與圍巖間的縫隙值,按岔管與圍巖聯合承載,對某水電站的埋藏式月牙肋鋼岔管進行了結構計算,分析了鋼襯、混凝土襯砌與圍巖聯合承載結構特性,探討了圍巖性能和初始縫隙值的敏感性。結果表明,鋼岔管與圍巖聯合承載時鋼襯及肋板應力變化梯度趨于平緩,圍巖約束鋼襯的位移使其分布趨于均勻,采用彈簧單元模擬回填混凝土和圍巖有效、可行。

構皮灘水電站5臺水輪發電機組中有4臺機組采用2臺機組共用一尾水調壓室的布置方式,鑒于尾水調壓室底部原設計采用矩形交匯的體型致使水流狀態紊亂,導致水頭損失較大。為此,應用最新的cfd技術對岔管體型進行優化先確定設計方案,然后進行了模型試驗,并對數值計算和模型試驗結果進行了對比分析,為工程設計提供了科學的依據。

介紹大盈江四級水電站引水系統的壓力鋼管道及岔管設計,設計最大內水壓力4.23mpa,最大外水壓力140m水頭,設計采用沿鋼管布置排水洞的方式降低鋼管的外水荷載.y形月牙肋岔管,hd=2530m2,岔管管壁為600mpa級高強鋼,月牙肋為16mnr,其肋板厚度為200mm,為岔管管壁的3.03倍.2009年7月31日4臺機組全部發電.目前鋼管道運行良好.

越南小中河水電站,被稱為東南亞第1高水頭臥式水輪機組電站.該電站設計水頭863.6m,壓力鋼管的鋼岔管為卜型月牙肋型.介紹鋼岔管在制造中焊接、熱處理、水壓試驗工藝技術,解決了高水頭低合金高強度鋼岔管制造的難點,通過采取埋弧自動焊、co2氣體保護焊的焊接、熱處理工藝措施后,確保了鋼岔管的制造質量和效率,焊接的焊縫超聲波探傷1次合格率達98.6%以上,射線探傷1次合格率也達99%.

云南芒牙河一級水電站是一個徑流式高水頭電站,壓力鋼管道采用明管和埋管相結合布置形式。對埋管段結構分析,根據規范解析法的計算結果,并參照類似工程設計經驗,采用有限元計算方法對埋管段進行優化分析,確定鋼管壁厚和抗外壓穩定的加勁措施。

長甸水電站改造工程為引水式水電站,引水壓力鋼管內徑為6.0m,分為明鋼管和埋藏式鋼管兩部分,根據內壓應力計算和抗外壓穩定分析計算,確定埋管段鋼管壁厚為18mm。

云南省多底河水電站系目前已建的亞洲第三高水頭的水電站,這座超高水頭水電站,位于云南省楚雄州大姚縣三臺鄉境內金沙江一級支流多底河中上游,電站裝機容量2×20mw,壓力鋼管岔管結構材料首次采用15mnnbr容器鋼,在岔管加工廠內完成了原型水壓試驗。本電站岔管設計,對高水頭水電站岔管材料的使用及水壓試驗有一定的借鑒作用,也為今后其它工程提供技術依據及經驗。

對具有高水頭、大單寬流量的泄洪建筑物,工程中通常采用強迫摻氣減蝕措施防止壁面發生空蝕破壞。本文主要通過物理模型試驗研究方法,對高水頭龍抬頭明流泄洪洞反弧段下游底板和側墻摻氣減蝕進行了研究,提出了一種底部突跌凸型坎和側墻加貼角聯合摻氣的新型摻氣坎,解決了洞頂余幅、底空腔內回水和突縮引起摻氣坎后形成水翅之間的問題。采用這種新型的摻氣坎體型后,底空腔內沒有回水,同時消除了反弧段后側墻出現的清水區;側空腔暢通并直接和底空腔相連,對側墻和底板都起到了很好的保護。該體型對類似工程的設計及修復具有一定參考價值。

高水頭水電站泄洪洞出口挑流鼻坎體型研究——高水頭水電站泄洪洞出口挑流鼻坎體型研究　　某高水頭水電站泄洪洞出口挑流鼻坎，原設計方案采用雙邊對稱擴散形式，經試驗驗證下泄水流對下游河床右岸有較嚴重的沖刷影響。本文在理論計算的基礎上，結合多方案的水...

龍灘水電站為地下廠房壓力引水式電站,采用單管單機供水方式,壓力鋼管內徑10m,最大hd值達2453m2,為特大型鋼管。鋼管管壁厚度18~52mm,采用16mnr級鋼板(厚18~32mm)和610mpa級鋼板(厚32~52mm),加勁環采用q345-c級鋼材。地下埋管入巖段外包厚1500mm的c25鋼筋混凝土,配ⅱ級鋼筋,其余地下埋管外包厚600mm的c20素混凝土。對龍灘水電站埋藏式加勁壓力鋼管抗外壓穩定性進行了校核計算。在校核計算過程中,采用了解析法和半解析有限元法等多種計算方法,并且綜合考慮了初始縫隙等缺陷因素對壓力鋼管抗外壓穩定性的影響。對水電站埋藏式加勁壓力鋼管的穩定性設計具有一定的借鑒作用。

四川省水能資源豐富,水電所占比重較高但多為徑流式發電,調節性能較差,因此在我省高水頭電站中設置日調節池十分必要,并具明顯優勢。同時本文還介紹了日調節池的多種布置方式,通過經濟效益比較和實例分析,建議積極推廣日調節池,實現水電資源的優化配置,最大程度的提高電站的經濟效益。

某高水頭水電站泄洪洞出口挑流鼻坎,原設計方案采用雙邊對稱擴散形式,經試驗驗證下泄水流對下游河床右岸有較嚴重的沖刷影響。本文在理論計算的基礎上,結合多方案的水工模型試驗,對泄洪洞挑坎體型進行了改進優化,達到了消能防沖的目的。試驗成果表明,高水頭電站泄洪消能工的布置及體型設計,應根據當地地質條件、下游河道走勢、抗霧化能力等因素而變化,通過模型試驗是必要的。

高水頭電站具有建筑物等級低、分散、線路長等特點,所跨地域高差大、坡度陡,多建在深切河谷區的高陡山坡。分析了活動斷裂、取水閘壩建基面選擇、前池及調壓井地質缺陷、山坡失穩、廠房軟基等問題,并提出了相應的解決措施。

針對柳洪水電站高水頭充水保壓混凝土蝸殼,進行了充水保壓值優選;根據選定的充水保壓值,采用三維有限元方法對蝸殼和外圍鋼筋混凝土進行了非線性分析,并對二者在溫度荷載作用下的應力與變形情況進行了計算分析;對蝸殼的振動特性進行了初步分析.

在對比水電站埋藏式壓力鋼管的受力分析方法的基礎上,分別用一實際工程作為算例進行內水和外水作用下的受力分析,并與按規范方法所得的結果進行對比,表明本文的方法可行,可全面地分析埋藏式壓力鋼管分別在內水和外水作用下的工作特性。

根據卡隆卡水電站的工程規模和特點,選用內加強月牙肋鋼岔管,利用自行編制的計算機輔助設計程序進行岔管體形的優化設計,并采用三維有限元法對所設計的岔管進行計算分析。計算結果表明,經過優化設計的鋼岔管結構安全、合理,不僅可以滿足運行要求,而且使最大管壁厚度減小為32mm,與直徑的比值為2.3%,分別小于規范規定的36mm和t/d值為2.5%(q390鋼),可以滿足鋼材冷加工的要求,解決了高水頭、小直徑鋼岔管加工工藝上的困難。

減壓閥在高水頭電站技術供水應用經驗

擇要總結天湖水電站1986年5月至1990年12月各階段設計中(不包括1993年的規劃修訂部分),關于工程總體布置和突破技術難題的途徑這兩方面的內容。本電站具有三大自然條件優勢——總落差大、水量豐沛、地質條件好,其中落差大是主導性優勢。這些物質基礎優勢應當充分發揮,以免浪費。本區域水力資源合理開發方案的取得,離不開對于總落差的正確劃分。務使利用逕流量與電站水頭兩者之問得到最優的匹配,從而獲得最多的設計年發電量,定出最優的電站設計水頭。本電站工程建設中存在三大技術難題——壓力井洞、壓力鋼管、水機設備,皆因超常高水頭所引起。突破技術難題的途徑主要是開展跨行業技術協作,實行“技術嫁接”。天湖水電站的實現,客觀上是其高水頭優勢的實現。

云南省祿勸縣洗馬河賽珠水電站為小流量高水頭電站,引水系統采用一洞三機的供水方式,設計推薦球形岔管結構,并對其補強環的尺寸、球形岔管應力分布及變化規律采用結構力學法計算。文章介紹了球形岔管的制作工藝及水壓試驗過程,強調了球形岔管選取恰當的制作工藝對質量控制的重要性。該水電站高水頭球形岔管焊接完成后經超聲波探傷和x射線探照,安裝焊縫一次合格率達到100%,整個成形焊縫未發現超標缺陷,鋼管投入運行后情況良好。