專利名稱：一種減免已建工程充水廊道工作門聲振的方法
技術領域：
本發明涉及一種對已建工程充水廊道設計時沒有設置防聲振措施或防聲振措施不當后補工程方法，具體的說是一種對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：
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。但由于人們思想認識和科技水平的局限，相當一部分高水頭電站充水廊道設計和施工時沒有設置防聲振措施或防聲振措施不當，充水廊道工作門廊道段有明顯聲振，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。發生聲振時，某電站廊道充水時建筑物顫動，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；液壓系統的活塞桿、吊桿、 輸油管明顯振動。液壓啟閉系統經常因壓力繼電器誤動而停機；充水時工作井內水流旋滾強烈，造成工作門井及周圍的嚴重噪聲污染；巨大的振動影響了發電設備的安全運行。尋求到一種施工簡單、工程量不大、維護方便、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、并能有效解決已建充水廊道工作門段聲振的方法。本發明解決以上技術問題的技術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有胸墻，所述胸墻上方的工作門門井內沿廊道寬度方向設有穩壓桶，所述下端連接帶有通氣支孔的摻氣坎，所述摻氣坎設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有Ω型止水，所述穩壓桶經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通；所述穩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，摻氣坎板下方形成穩定的負壓區，通氣管順著工作門門井通向間頂，摻氣坎設置通氣支孔，摻氣坎下方形成穩定的負壓區，空氣自然被吸入，實現胸墻自然通氣。本發明進一步限定的技術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壓區上側點、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上側點距離為1. 5^4. Ocm0
本發明的優點是(1)在工作門門井內增設胸墻自然通氣措施，改造工作量小，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，能有效解決已建工程充水廊道聲振問題。 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幅值。圖5是充水廊道胸墻通氣與不通氣情況下脈動強度對比。
具體實施例方式實施例1
本實施例是一種減免已建工程充水廊道工作門聲振的方法，其結構如圖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鋼質通氣主管1，在廊道寬度方向增設鋼質穩壓桶2，通氣管1與穩壓桶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上設置通氣支孔4，工作開啟時，摻氣坎板下方形成穩定的負壓區7，空氣自然被吸入，實現胸墻自然通氣。胸墻設在工作門6下游，胸墻上方的工作門門井內沿廊道寬度方向設有穩壓桶2， 下端連接帶有通氣支孔的摻氣坎3，摻氣坎3設于工作門6與胸墻8之間，摻氣坎3與工作門6之間設有Ω型止水5，穩壓桶2經摻氣坎的通氣支孔4與工作門6和胸墻8之間的間隙聯通；穩壓桶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，摻氣坎板下方形成穩定的負壓區，通氣管順著工作門門井通向間頂，摻氣坎設置通氣支孔，摻氣坎下方形成穩定的負壓區，空氣自然被吸入，實現胸墻自然通氣，胸墻下端沿水流方向圓角折邊；工作門與胸墻負壓區上側點、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上側點距離dl為1. 5 4. Ocm0對充水廊道胸墻通氣管進行增設后，胸墻實現自然通氣后，極大地改善了工作環境。改進前，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，檢修門井蓋板被強大的氣浪掀動，縫隙處產生強烈的呼氣和吸氣現象，水霧、塵土高揚。改進后，強烈的振動，轟鳴聲基本消失，其強度和次數顯著降低，檢修門井噴、吸氣現象明顯減弱，工作門后水流漩滾強度降低，運行條件和工作環境明顯改善。模型試驗成果指出，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閥門產生的上托力及底緣低壓區對閥門產生的下吸力的變化。通氣前后油缸壓力過程線形狀基本類似。啟門力的的脈動同閥門前后流態密切相關，在門后不發生聲振條件下啟門脈動峰值常出現在較大開度，由于聲振是工作門的一個強激振源，因而在聲振發生時啟門力脈動顯著增大，尤以缸頂脈動較為劇烈。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。圖4給出了通氣前后油缸壓力脈動幅值。圖5給出了通氣與不通氣情況脈動強度(脈動均方根值) 對比。本發明還可以有其它實施方式，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明要求保護的范圍之內。
權利要求
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有胸墻，所述胸墻上方的工作門門井內沿廊道寬度方向設有穩壓桶，所述下端連接帶有通氣支孔的摻氣坎，所述摻氣坎設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有Ω型止水，所述穩壓桶經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通；所述穩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，摻氣坎板下方形成穩定的負壓區，通氣管順著工作門門井通向閘頂，摻氣坎設置通氣支孔，摻氣坎下方形成穩定的負壓區，空氣自然被吸入，實現胸墻自然通氣。
2.根據權利要求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.根據權利要求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壓區上側點、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上側點距離為1.5 4. Ocm0
全文摘要
本發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鋼質通氣主管，在廊道寬度方向增設鋼質穩壓桶，通氣管與穩壓桶焊接。通氣管順著工作門門井井壁通向閘頂，摻氣坎上設置通氣支孔，閥門開啟時，摻氣坎板下方形成穩定的負壓區，空氣自然被吸入，實現胸墻自然通氣。本發明是針對已建工程設計時沒有設置防聲振措施或防聲振措施不當，廊道段有明顯聲振，聲振對充水廊道運行設備產生不利影響的后補工程措施。本發明施工簡單，工程量小，維護方便，能有效解決已建工程充水廊道聲振動問題。
文檔編號E02B9/06GK102409646SQ201110237310
公開日2012年4月11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