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容量较大时也要设下阀门。水电站压力水管的阀门常见的有三种。
(1) 平板阀。平板阀由框架和板面构成,阀体在门槽中的滑动方式与一般的平板闸门相似,如图9-10所示。平板阀一般用电动或液压操作。这种阀门止水严密,运行可靠,但需要很大的启闭力,动作缓慢,易产生汽蚀,常用于直径较小的水管。
(2) 蝴蝶阀。如图9-11所示,蝴蝶阀由阀壳和阀体组成。阀壳为一短圆筒,阀体形似圆盘,在阀壳内绕水平或垂直轴旋转。阀门关闭时,阀体平面与水流方向垂直;开启时,阀体平面与水流方向一致。蝴蝶阀的操作有电动和液压两种,前者用于小型,后者用于大型。这种阀门启闭力小,操作方便迅速,体积小,重量轻,造价较低;但在开
启状态时由于阀门板对水流的扰动,造成附加水头损失和阀门内汽蚀现象;在关闭状态时,止水不严密,不能部分开启。适用于大直径、水头不很高的情况。
目前蝴蝶阀应用最广,最大直径可达8m以上,最大水头达200m。蝴蝶阀可在动水中关闭,但必须用旁通管平压后在静水中开启。
(3) 球阀。球阀由球形外壳、可旋转的圆筒形阀体及其他附件组成,如图8-12所示。阀体圆筒的轴线与水管轴线一致时,阀门处于开启状态,若将阀体旋转90o,使圆筒一侧的球面封板挡住水流通路,则阀门处于关闭状态。
球阀的优点是在开启状态时实际上没有水头损失,止水严密,结构上能承受高压;缺点是尺寸和重量大,造价高。适于作高水头电站的水轮机前阀门。球阀是在动水中关闭,但需要用旁通阀平压后在静水中开启。
图8-10 平板阀门 图8-11 蝴蝶阀
图8-12 球阀
(a) 关闭状态 (b) 开启状态
(二) 附件
(1) 伸缩节。露天式压力钢管受到温度变化或水温变化的影响时,为了使管身能沿轴线自由伸缩,以消除温度应力,且适应少量的不均匀沉陷,常在上镇墩的下游侧设置伸缩节。对伸缩界的基本要求是:能随温度变化自由伸缩,能适应镇墩和支墩的基础变形而产生的线变位和角变位,并留有足够余度。伸缩节的型式较多,较常见的几种见图8-13。在阀门处的伸缩节应便于阀门拆卸,并允许产生微小的角位移。
(a)
(b) (c)
(d)
图9-13 伸缩节
(a)套筒式伸缩节 (b)压盖式限拉伸缩节 (c)波纹管伸缩节 (d)波纹密封套筒式伸缩节
(2) 通气阀。通气阀常布置在阀门之后。当阀门紧急关闭时,水管中的负压使通气阀打开向管内充气,以消除管中负压;水管充水时,管中空气从通气阀排出,然后再关闭阀门。
(3) 进人孔。为了检修方便,在钢管镇墩的上游侧通常设置进人孔。进人孔间距一般为150m,不宜超过300m。进人孔为圆形或椭圆形,其直径(或短轴)一般不小于45cm。为保证正常运行期间不漏水,进人孔盖与外接套管之间要设止水盘根,如图8-14所示。
(4) 旁通阀。旁通阀设在水轮机进水阀门处,与闸门处的旁通管作用相同,使阀门前后平压后开启,以减小启闭力。
(5) 排水设施。在压力水管的最低点应设置排水管,在检修水管时用于排出管中的积水和渗漏水。
严寒地区的明钢管,应有防止钢管本身及其附件结冰的保温措施。
图8-14 进人孔
1-孔盖; 2-垫圈; 3-螺栓; 4-接管
第五节 作用在钢管上的荷载及其组合
一、荷载计算
按荷载的作用方向可以将其分为轴向力、径向力和法向力。各种作用力计算公式及作用方向见表8-3,但风荷载、雪荷载、地震荷载等需查阅《水工建筑物荷载设计规范》。
二、荷载组合
钢管结构设计应根据承载能力极限状态的要求,对不同设计状况下可能同时出现的作用,进行相应的作用效应组合,对明钢管要求的组合见表8-4。
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