对水电站压力钢管管道构造的技术分析.pdf

2010年第1期
懸龙江水利科技
No,1,2010
(第38卷)
Heilongjiang Science and Technology of Water Conservancy
(Todal No 38
文章编号:1007-7596(2010)01-0062-03
对水电站压力钢管管道构造的技术分析
张萍,黄端梅
江西省抚州市水电勘测设计院,江西抚州34400)
摘要:压力管道类型大致可分钢管、钢筋混凝土管、钢衬钢筋混凝土管等,压力钢管不仅强度高,而且抗渗性能好,被广泛运用于
中高水头的水电站,本文主要介绍对水电站压力钢管管道构造的一些认识。
关键词:水电站;压力钢管;镇墩;支墩;闸阀;伸缩节
中图分类号:TV732.41
文献标识码:B
压力管道是从水库、前池或调压室向水轮机输送水量的
1)无缝钢管:其直径较小,适用于高水头小流量的情况。
水管,一般为有压状态。压力钢管的主要荷载为内水压力,
2)焊接钢管:适用于较大直径的情况。焊接钢管由弯成
管道的内直径D(m)和其承受的水头H(m)及其乘积HD值圆弧形的钢板焊接而成一般相邻两节管道的纵缝应错开
是标志压力管道规模及技术难度的重要参数值。
定角度,以避免焊缝薄弱点在同一直线上。
压力钢管直径的确定
3)箍管:当HD>1000m3时,钢板厚度一般会超过
40m,其加工比较困难,因而在这种情况下常采用箍管,籡
钢管直径的大小是压力管道的主要设计内容之一。管
管是在焊接管或无缝钢管外套以无缝的钢环(钢箍,称为加
道的直径越小,管道的用材和造价越低,但管道中的流速也
劲环),从而使管壁和钢箍共同承受内水压力,以减小管壁钢
就越高,水头损失和发电量损失也越大。因此,管道直径的板的厚度。由于箍管加工复杂,故仅用于水头极高的水电
确定不仅是一个技术问题,还是一个经济问题,应通过技术
站
经济比较确定。
2.2弯管和渐缩管
1.1经验公式法
钢管随地形布置,经常会出现改变方向的情况,需要装
D
(置弯管,弯管折线段两端径向线不宜超过10°,夹角越小,水
H
流条件越好,弯管的曲率半径不宜小于3倍管径,不同直径
式中:。为压力管道设计流量,m'/s;H为设计水头(包括水钢管段连接时,需设置渐缩管
锤压力),m;:K为系数。
2.3加劲环
2经济流速法
当薄壁钢管不能抵抗外压和满足不了运输或安装要求
力管道的经济流速一般为4~6m/s,最大不超过时,单纯增加管壁厚度来满足刚度要求不经济,因此要加设
m/s,选定经济流速Ve后,根据水管引用流量Q用下面的加劲环。
公式确定管道直径:
2.4分岔管
当采用联合供水或分组供水时,需设置分岔管,将总管
D
水流分配给各支管。当钢管正向进水时,采用对称分岔;当
2压力钢管的构造
钢管为側向和斜向进水时,多采用非对称分岔,见图1。
2.1接缝与接头
压力钢管的敷设方式和支承结构
钢管按管身构造可分为以下几种
3.1敷设方式
收稿日期]2009-11-28
[作者简介]张萍(1973-),女,江西抚州人,工程师;黄端梅(1965-),女,江西抚州人エ程师
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张萍,等:对水电站压力钢管管道构造的技术分析
第1期
由于明钢管一般长度都很大,所以常分段敷设,即在直査维修。
线段每隔120~150m或在钢管轴线转弯处(包括平面转弯和
温度筋环向筋
立面转弯)设置镇墩,以固定钢管,防止钢管发生位移。明钢
求钢管
筋
管的敷设方式有以下两种
1-1面
3封闭式镇墩
图4开散式镇墩
3.2.2支墩
b
c
图1分岔管布图
支墩用于承受水重和管重的法向分力。相当于连续梁
的滚动支承,允许水管在轴向自由移动(温度变化时)。按支
墩上的支座与管身相对位移的特征,有以下几种型式:
滑动支墩:如图5所示,钢管发生轴向伸缩时,沿支座顶
面滑动,有鞍式与支承环式两种,适用于管径1~3m的钢管。
(a)连续式
()分段式
滚动支墩:如图6所示,在支承环与墩座之间加圆柱形辊轴,
1.镇敷;2.伸缩节;3.支墩
钢管发生轴向伸缩时,辊轴滚动,适用于垂直荷载较小而管
图2明钢管敷设方式布量图
径>2m的钢管。
1.1分段式
摆动支墩:如图7所示,在支承环与支承面之间设置
在相邻两镇墩之间设置伸缩接头(见图2),当温度变化摆动短柱。短柱下端与支承板铰接,上端以圆弧面与支承环
时,管道可沿管轴线方向移动,伸缩接构造复杂,易漏水,常的承板接触。钢管沿轴向伸缩时,短柱以铵为中心前后摆
布置在镇墩以下第一节管的横向接缝处,以减少伸缩接内水动。其摩擦力很小,能承受较大的垂直荷载,适用于管径
压力。镇墩之间的管段用一系列等间距的支墩支承。
>2m的钢管。
1.2连续式
压力钢管管道上的附件
两镇墩之间的管身连续敷设,中间不设伸缩接头(见图
2),由于管道两端固定,当温度变化时,管身将产生很大的轴
4.1阀门
压力水管的进、出口处都要设置控制设施,以便在压力
向温度应力。
3.2压力钢管支承结构
管道发生事故或检修时用以切断水流,且对分组供水和联合
3.2.1镇墩
供水的压力水管,也可提高它的运行灵活性。设在进口处的
镇墩的作用是靠本身的重量固定钢管,承受因水管改変通常采用平板闸门,出口通常采用阀门,常见的有3种门:
方向而产生的轴向不平衡力,防止水管产生位移,一般设置闸、蝴蝶阀与球阀。
在压力管道转弯处,当管道直线段较长时,每隔100~-150m4.2伸缩节
应设置一个中间镇墩。镇墩一般为混凝土重力式结构,混凝
为使天式压力钢管受到温度变化或水温变化影响时
土强度等级不低于C15。若基础为土基,镇墩底面宜作成水管身能沿轴线自由伸缩,并适应少量的不均匀沉陷,常在管
平:若为岩基,底面宜作成台阶式。分封闭式和开敞式两种道上设置仲缩节见图8。
型式。
4.3通气阀
封闭式:见图3,钢管被埋在封闭的混凝土体中。镇墩表
通气阀常布置在阓门之后。当阀门紧急关闭时,水管中
层需布置温度筋,钢管周围设置环向筋和一定数量锚筋。其的负压使通气阀打开向管内充气,以消除管中负压;水管充
优点是结构简单,固定效果好。
水时,管中空气从通气阀排出,然后再关闭阀门。
开敞式:见图4,利用锚栓将钢管固定在混凝土基础上。4.4进人孔
镇墩处的管壁受力不均匀,锚环施工复杂,其优点是便于检
为了检修方便,在钢管镇墩的上游侧通常设置进人孔。
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