專利名稱：利用窄縫高速水流自然通氣減免充水廊道工作門聲振方法
技術領域：
本發明涉及一種充水廊道的防聲振方法，準確的說是一種利用窄縫高速水流自然通氣減免充水廊道工作門聲振的方法。
背景技術：
近幾十年來，隨著我國經濟的發展，水電事業得到迅猛發展，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前列。電站充水廊道工作門前后水頭高達數十米甚至百余米，在充水廊道工作門開啟的過程中，工作門面板與胸墻之間形成的窄縫的水流流速高達40 50m，充水廊道水流也高達30m，高速水流容易使工作門后的充水廊道形成負壓區域，廊道收縮斷面流速過高、壓力過低情況下會出現“聲振”現象。充水廊道工作門廊道段如果有明顯聲振，將導致工作門面板、胸墻及工作門后廊道邊壁破壞，嚴重的聲振還會導致水流壓力脈動加大、工作門啟門力脈動增大、工作門及其啟閉系統振動加劇、支鉸脈動增大、聲振現象對充水廊道運行設備產生不利影響甚至危及整個水工建筑物安全運行。尋求到一種施工簡單、工程量不大、無需人員值守、有效解決充水廊道工作門段聲振的工程措施，是本發明的出發點和最終目標。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對以上現有技術存在缺點，提出一種施工簡單、 工程量不大、無需人員值守、并能有效解決充水廊道工作門段聲振的結構。本發明解決以上技術問題的技術方案是提供利用窄縫高速水流自然通氣減免充水廊道工作門聲振方法，包括工作門，在所述工作門下游設有胸墻，在所述胸墻與工作門之間形成窄縫，所述胸墻的下游側連接有通氣橫管，所述胸墻相對于所述通氣橫管另一側在高速水流的作用下在所述窄縫內形成負壓區，所述負壓區在所述胸墻一側呈凹槽形；所述負壓區與通氣橫管由設在所述胸墻上的通氣支孔連接貫通；所述通氣橫管上連接有通氣主管與外界大氣相通；所述工作門開啟時，空氣分別通過主通氣管、通氣橫管和通氣支孔被自然吸入，實現胸墻自然通氣；摻氣水流經過窄縫后，順著工作面板和廊道水流摻混后，抑制充水廊道聲振。本發明進一步限定的技術方案是前述的利用窄縫高速水流自然通氣減免充水廊道工作門聲振方法，為了減少流動阻力，降低聲振，所述胸墻下端沿水流方向圓角折邊。前述的利用窄縫高速水流自然通氣減免充水廊道工作門聲振方法，所述工作門與所述胸墻負壓區凹槽上側點、下側點以及與所述胸墻下端圓角折邊起始點的距離關系為 1:1. 5:2，其中所述工作門與所述胸墻負壓區凹槽上側點距離為1.5 4. Ocm0前述的利用窄縫高速水流自然通氣減免充水廊道工作門聲振方法，所述胸墻負壓區凹槽實現上下高度與所述所述胸墻負壓區凹槽下側點到所述胸墻下端圓角折邊起始點的高度和所述胸墻下端圓角折邊起始點到所述胸墻低端的高度距離關系為1:2. 5:0. 7。前述的利用窄縫高速水流自然通氣減免充水廊道工作門聲振方法，所述工作門與所述胸墻負壓區凹槽上側點間距與所述胸墻負壓區凹槽實現上下高度的關系為1:3 4。本發明的優點是⑴在工作門門井內增設胸墻自然通氣措施，工作量小，易于施工，維護方便；(2)胸墻自然通氣也可以減小工作門的振動，使啟閉系統平穩運行成為可能，降低檢修費用、確保啟閉設備安全；C3)能有效降低嚴重聲振引起的充水廊道水流脈動增大，摻氣水流可以有效保護胸墻及閥門后廊道邊壁，減少工程維護費用。本發明施工簡單，工程量小，維護方便，能有效解決充水廊道聲振問題。本發明的有效性已經過試驗和工程驗證，而且結構簡單，改造工作量小，易于施工，提高了工程安全性，具有廣闊的應用前景。


圖1是本發明的充水廊道胸墻布置圖。圖2是實驗室測得的充水廊道胸墻不通氣情況下空化噪聲強度圖。圖3是實驗室測得的充水廊道胸墻自然通氣情況下空化噪聲強度圖。圖4是原型充水廊道胸墻不通氣自然通氣情況下工作門開啟全過程噪聲強度均方根對比圖。
具體實施例方式實施例1
本實施例是利用窄縫高速水流自然通氣減免充水廊道工作門聲振方法，其結構如圖1 所示，包括工作門2，工作門2下游設有胸墻1，胸墻的下游側連接有通氣橫管5，胸墻胸墻相對于通氣橫管另一側設有凹槽形負壓區7，負壓區7與通氣橫管由設在胸墻上的通氣支孔6 連接貫通；通氣橫管上連接有通氣主管4與外界大氣相通，胸墻下端沿水流方向圓角折邊。本發明結構包括胸墻體型1和通向閘頂主通氣管4，沿廊道寬度方向布置的通氣橫管5，主通氣管4與通氣橫管5焊接。負壓區7與通氣橫管5之間設置通氣支孔6，工作門開啟時，窄縫處由于高速水流在作用，在7區域形成穩定負壓區，空氣分別通過主通氣管 4、通氣橫管5、通氣支孔6被自然吸入，實現胸墻自然通氣，摻氣水流經過窄縫后，順著工作面板和廊道水流摻混后，抑制充水廊道聲振。本實施例中，工作門與胸墻負壓區凹槽上側點、下側點以及與胸墻下端圓角折邊起始點的距離關系dl :d2 :d3為1:1. 5:2，其中工作門與胸墻負壓區凹槽上側點距離dl為 2. Ocm ；胸墻負壓區凹槽實現上下寬度與胸墻負壓區凹槽下側點到胸墻下端圓角折邊起始點的寬度和胸墻下端圓角折邊起始點到胸墻低端的寬度距離關系為1:2. 5:0. 7 ；工作門與胸墻負壓區凹槽上側點間距dl與胸墻負壓區凹槽實現上下寬度Ll的關系為1:3。模型試驗成果指出，胸墻通氣能夠充分利用有限的進氣量抑制廊道聲振。胸墻自然通氣與不通氣情況下，噪聲強度對比如圖2、圖3所示，由圖可見，胸墻自然通氣噪聲強度脈沖大大降低，聲振已得到充分抑制。圖4是某工程原型充水廊道胸墻不通氣自然通氣情況下工作門開啟全過程噪聲強度均方根對比圖。自然通氣后工作門開啟全過程噪聲強度僅僅為不通氣工作門開啟全過程噪聲強度的10. 69%。試驗也表明，在胸墻實現穩定的自然通氣后，廊道聲振強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強度亦隨之降低，尖脈沖次數明顯減少，脈沖峰值顯著減小。 本發明還可以有其它實施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求保護的范圍之內。
權利要求
1.一種利用自然通氣減免充水廊道工作門聲振的方法，其特征在于包括工作門，在所述工作門下游設有胸墻，在所述胸墻與工作門之間形成窄縫，所述胸墻的下游側連接有通氣橫管，所述胸墻相對于所述通氣橫管另一側在高速水流的作用下在所述窄縫內形成負壓區，所述負壓區在所述胸墻一側呈凹槽形；所述負壓區與通氣橫管由設在所述胸墻上的通氣支孔連接貫通；所述通氣橫管上連接有通氣主管與外界大氣相通；所述工作門開啟時，空氣分別通過主通氣管、通氣橫管和通氣支孔被自然吸入，實現胸墻自然通氣；摻氣水流經過窄縫后，順著工作面板和廊道水流摻混后，抑制充水廊道聲振。
2.根據權利要求1所述的利用窄縫高速水流自然通氣減免充水廊道工作門聲振方法， 其特征在于所述胸墻下端沿水流方向圓角折邊。
3.根據權利要求2所述的利用窄縫高速水流自然通氣減免充水廊道工作門聲振方法， 其特征在于所述工作門與所述胸墻負壓區凹槽上側點、下側點以及與所述胸墻下端圓角折邊起始點的距離關系為1:1. 5:2，其中所述工作門與所述胸墻負壓區凹槽上側點距離為 1. 5 4· Ocm0
4.根據權利要求2所述的利用窄縫高速水流自然通氣減免充水廊道工作門聲振方法， 其特征在于所述胸墻負壓區凹槽實現上下高度與所述所述胸墻負壓區凹槽下側點到所述胸墻下端圓角折邊起始點的高度和所述胸墻下端圓角折邊起始點到所述胸墻低端的高度距離關系為1:2. 5:0. 7。
5.根據權利要求3所述的利用窄縫高速水流自然通氣減免充水廊道工作門聲振方法， 其特征在于所述工作門與所述胸墻負壓區凹槽上側點間距與所述胸墻負壓區凹槽實現上下寬度的關系為1:3 4。
全文摘要
本發明公開一種利用窄縫高速水流自然通氣減免充水廊道工作門聲振方法，包括工作門，在工作門下游設有胸墻，胸墻的下游側連接有通氣橫管，胸墻相對于通氣橫管另一側設有凹槽形負壓區，負壓區與通氣橫管由設在胸墻上的通氣支孔連接貫通；通氣橫管上連接有通氣主管與外界大氣相通；工作門開啟時，空氣分別通過主通氣管、通氣橫管和通氣支孔被自然吸入，實現胸墻自然通氣；摻氣水流經過窄縫后，順著工作門面板和廊道水流摻混后，抑制充水廊道聲振。本發明施工簡單，工程量小，維護方便，能有效解決充水廊道聲振問題。本發明已經過試驗和工程驗證，而且結構簡單，改造工作量小，易于施工，提高了工程安全性，具有廣闊的應用前景。
文檔編號E02B9/06GK102392435SQ201110237218
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月18日 優先權日2011年8月18日
發明者嚴秀俊, 凌國增, 胡亞安, 鄭楚佩 申請人:水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院