拦污栅设计中的几个问题.doc

拦污栅设计中的几个问题.一fr(=)弓黼,设计l嘶翌拦污栅设计中的几个问题塑2(黑龙江省水利厅)在水利水电工程的各种文献资料ll,有关拦污栅设计的内容不多见.为了提高拦污栅工程设计水平,我们收集整理了有关资料文献,结合工程实践经验,论述了拦污栅设计中的几个问题,供有关人员参考.一,拦污栅的布置拦污栅是设置在引水进口处的防护L丁程设施,用以拦阻水流挟带的飘浮物进入水轮机,水泵,闸阀等设施,防止j生故障,造成损坏.国内外有不少由于不设拦污栅或族置不当造成事故的工程事例.(一)布置型式拦污栅一般都布置在闸门的前端,也有在拦污栅上游避置检修闸门或检修闸门与拦污栅布置在一起共用一个门槽的.拦污栅分深水式和浅水式两种,平面布置上又可分.为直线型,折线型和曲线型,见图】.圈l栏污栅平面布置型式2拦污栅剖面布置型武因为直线型的结构简单,造价低,易满足过栅流速的要求,故通常采用这种型式.拦污栅在纵剖面上的型式有垂直式,斜坡式和折线式,见图2.河床式进水口常采用垂直式的拦污栅,以减少工程量,降低造价;引水式进水口多采用斜坡式的拦污栅,以适应地形并增大拦污栅的孔口面积.,.拦污栅不属于经常肩闭运用的设备,不设专用启闭设施,在总体设计时只需考廖设置临时起吊装置.(二)孔口面积选择拦污栅孔口面积的大小决定于过栅流速的大小和结构型式,对于以发电为?目的的进口,为了减少水头损失以及防止拦污栅堵塞,宜采用0.8O.9m/s的过栅流速.过.栅流速低于0.3o.5m/s以下对于降低水头损失效果并不显着;大于1.Om/s水头损失很大.?16?拦污栅孔口尺寸的确定方法如下:1.考虑过栅流速V=0.9m/s,栅体占孔I=I面积l5%,按总装机运转额定出力用水流量计算得出经验公式.A=1.280(1)式I1.A为拦污栅孔口面积(m);0为机组额定出力时过水流量(m./s).对于斜坡型式的拦污栅,按倾斜的孔口面积确定.2.专用发电引水管道,可根据管道断面积和引水流速确定.设计流速常限制在不大于3.04.0m/s,但流速太小会增加管道工程造价.A=3.34F-4.44F(经验公式)(2)式中F为管道断面积(m).3.发电和泄洪共用的混合式进水LI,要根据两者过水流量和时间比较确定.如果泄洪时间较长,考虑在无泄洪发电期的过栅流速要小一些(O.5m/s左右),泄洪期的过栅流速不大于4.0m/s.如果泄洪期很短或管道支管上的闸门仅为泄空水库使用,可以考虑采用正常发电期的过栅流速,以合理确定.2拦污栅的设计(2)设计荷载当拦污栅被上游漂浮物堵塞日IJ,上下游的水位差所形成的水压力作用在栅体上,此均匀荷载即为拦污栅的设计荷载,其大小可根据河流漂浮物的性质,数量和清污方法确定.引水发电进口一般取水位差24m.浅水河床式进水口拦污栅的设计荷载可取静水雎力数值.r(2)结构设计1)结构型式有固定式和活动式.固定式是把拦污栅梁系固定在混凝土墩子上,栅条固定在横梁上;活动式拦污栅可以由橱槽内提出,便于进行检修或更换.拦污栅梁一般采用工字钢.为了减少水头损失,主梁也可采用流线型.栅条固定在横梁上的型式常有以下两种:栅条串以元钢(162O),元钢与栅条相焊接,栅条直接在横梁上,见图3.这种型式结构简单,加工方便,中小型工程常采用.规范要求栅条截面高度不宜大于其12倍厚度,也不宜小于50mm.栅条的侧向支承间距不宜小于7O倍栅条厚度.栅条用螺栓连接在横梁上,见图4.栅条问串一螺栓杆,直径M16,M20mm,栅条间放钢管支承,以保证栅条净距的准确和栅条的稳定,用蝇栓把栅条连接在一块宽度取1m左右.再用螺栓把栅条块固定在横梁上.还有一一种把船条焊接在条型钢板上,再把条形钢板用螺栓迩接在横梁的型式,见l兰I5.2)结构计算拦污栅横梁按设汁荷载进行断面选择和计算.栅条多用扁锦J(矩形断面).栅条断面可取一根栅条按其承载宽度上的荷载大小进行抗弯强度和稳定计算后选定.栅条的上下端按悬臂梁汁算,两个主梁l问的栅条按双悬臂梁计算,两个以上的横?17?每米防冰长度的用气量=2030l/min,则为:梁栅条按连续梁计算,见图6.冬3栅条在横上的型武4栅条在横梁上的型式,一I_7f5栅条在横梁上的型式6栅条结构计算简图3)栅条净距栅条净距影响水头损失,发电量,工程造价等.栅条净距b的尺寸常用以下方法选定:按略小于厂家提供的水轮机导叶最小间隙确定b.按水轮机型式和转轮直径选定.对于轴流式水轮机,b约为水轮机转轮直径D的1/20,但不小于50mmj对于混流式水轮机b约为转轮直径D的1/30,但不小于30ramI对于冲击式水轮机,b应比喷嘴出口直径小0.51.Ocm.4)拦污栅水头损失应充分考虑栅条下的梁系结构所引起的水头损失.一般包括栅条和梁系两部分水头损失.栅条水头损失按下式汁算Ahl=言l亩(3).一()Ks(1)式中为通过栅条的平均流速(m/s);S为栅条的厚度(cm或ram)jb.为栅条净距(cm或ram);为拦污栅与平面的倾角,一般取70.80.;七为拦污栅附着物对水流阻?】8?,基力的影响,人l十I型电站=】.O.5,小型电站=1.52.0;为栅条阻力系数.见图7.i:图._一_一0I矗f壹:.一.:.i.IiI.?o.7Glj.7,i一.一一一一I一_一.一L一一l7栅条形状与B龃横梁的水头损失按下式计算=毛z2一u(一)式中为收缩系数,按下表确定:(5)(6)S为横梁的翼缘宽度(cm);6.为横梁之间的净距(cm).横梁断面及水泄流线形状示意图.见图8.r一一_一拦污栅水头损失为式(3),(5)之和:IJIz=Ah1+JIz23拦污栅的防冰措施8横臻断面及水流池线形状示意浅孔进I二l拦污栅要安设防冰设备,当拦污栅位于水面23m以下时,可不考虑防冰问题.镜泊湖电站就是一例.塔式进水口的深孔拦污栅上部设有格栅时,可采用潜水泵,利用喷射水流挠动水f,以防止冰压和大块冰降落对栅格的破坏.内蒙古洪山水库首先采用潜水泵喷水防止结水,效果很好.埘浅式进水U,冬季栅条靠近水I血i处结冰,阻碍水流,增火水头拟火.町采用H三热法,【Ij对阴极和阳极栅条通电产牛热以防止栅条结冰.在拦污棚附近可采用压缩空气法破冰.(1)空气压缩机容量(下转第36页)?19?三,厂房电气设备的布置水电站的主厂房,剐厂房,I-央控制室,主变压器,开关站等应尽量布置的紧凑些.中央控制室可布置在付厂房的中间部位,与发电机房同高程,中控室的运行人员与卡机室联系距离应为最短,最方便.另外,副厂房中如继电保护,高压开关柜和低压配电屏室也除特殊情况外,也应与中控室布置在同一高程上,以确保运行人员操作,事故处理,巡视方便.此外,电缆,母线,厂用变等可以布置在下层与水轮机层同高程.这样布置也可以减少控制电缆和动力电缆的损耗,以减少工程造价.四,厂用电的选择水电站的生产过程相对比火电厂简单,无其他复杂的供电设备.因此,厂用电的负荷总容量一般很少,约为总装机的0.4%-1.5%.最大负荷利用小时数也较低,单厂负荷的容量也较小.多数电站在枯水期可做调峰运行,因此一般情况下,可由发电机电压圣线或单元分支线供给厂用电,这种供电方式是我国水电站厂用电供给的主要用.电方式,这种方式不仅经济简便,而且电源一般都与主系统或地区网络紧密联接,因而他有足够的可靠性.:对于枯水期或全厂停机时间较长的水电站,为了减少电能损失主变压器也须停止运行.在这种情况下,应当采用外来电源或从高一级电压等级供电.厂用电的电源应不小于两个独立的厂用电源.且每个电源应能容易地独立承担全厂的厂用负荷,以保证厂区用电的连续性.(上接第19页)一k(8)式中:.i为安全系数,可取为1.21.3;Z为破冰总长度(m).(2)输气管直径D主管取D=30;支管取D=50.喷嘴一般设在水面以下,3.0-,10.0m,气泡喷出水面的影响范围约3.5,-8.0m.对于墩子侧面的结冰(厚度可达0.5m)可采用压力蒸气管定期喷射或人工破冰的方法解决.受结冰期和融冰期流冰成胁的进水口拦污