錐形閥淹沒消能系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范本實(shí)用新型公開了一種錐形閥淹沒消能系統(tǒng)，包括消力池、設(shè)置在所述消力池內(nèi)的錐形閥、以及設(shè)置在所述消力池內(nèi)的消渦橫梁；所述消渦橫梁位于所述錐形閥出口的下游位置，該消渦橫梁的底沿高于所述錐形閥射流擴(kuò)散區(qū)的邊緣，頂沿高于所述下游位置的大水面。本實(shí)用新型在錐形閥出口下游設(shè)置消渦橫梁，通過消渦橫梁降低消力池內(nèi)不穩(wěn)定的交替回流強(qiáng)度，達(dá)到消除錐形閥射流吸氣的目的。
錐形閥淹沒消能系統(tǒng)本實(shí)用新型涉及錐形閥淹沒消能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種錐形閥淹沒消能系統(tǒng)。
安裝在壓力管道出口處、具有錐形出流段的閥門稱為錐形閥。錐形閥通常作為水輪發(fā)電機(jī)組自由排放的旁通閥，或用于連續(xù)排放及流量控制。由于采用了倒置錐形柱塞閥芯而得名，簡稱錐形閥，又因其具有優(yōu)異的消能效果，故又稱消能閥。因常用于農(nóng)田灌溉，又稱為灌溉閥。錐形閥除了在流道終端設(shè)置有錐形閥芯之 外，所有運(yùn)動部件全部設(shè)置在閥門的過流通道外部， 使得閥體內(nèi)部流道通常順滑，流量大而壓降損耗少， 其在整個工作范圍內(nèi)不會產(chǎn)生汽蝕及振動，在小流量時仍具有良好的流量控制效果。
（2）錐形閥淹沒消能系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范分類
錐形閥有兩種結(jié)構(gòu)形式，排放型和管中型。
①排放型錐形閥（圖23-62）由一個固定的錐體（由6片經(jīng)過特殊設(shè)計的筋板支撐）和一個可移動的不銹鋼套管組成。流量的控制通過不銹鋼套管前后移動來實(shí)現(xiàn)，套管和錐體之間設(shè)有兩層密封（主密封為金屬密封，次密封為橡膠軟密封，實(shí)現(xiàn)零泄漏）。
排放型錐形閥工作時，水流以寬廣的錐形角度擴(kuò)散，由于水流和空氣大面積的摩擦產(chǎn)生霧化（類似雨傘的效應(yīng)），達(dá)到的消能效果，使出口水流不直接沖擊地面（或水面）。
如果現(xiàn)場情況要求抑制水流的沖擊范圍，可加裝導(dǎo)流罩（此時為防止出流水回流需加裝兩條補(bǔ)氣管）， 以此起到控制水流沖擊范圍的作用。 排放型錐形閥論模型測試和現(xiàn)場安裝整閥實(shí)測，在運(yùn)行期間均無明顯的振動。在承壓承流范圍內(nèi)，均能保證無汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。出水水流只會在出口部件邊緣斷裂，不會產(chǎn)生局部氣泡導(dǎo)致閥體振動。 閥門在運(yùn)行行程中，無論是否安裝導(dǎo)流罩，其排放系 數(shù)和閥門開度均呈線性比例關(guān)系。 
排放型錐形閥具有下列優(yōu)點(diǎn)：
a.水力條件好，具有較其他閥門低的流阻系數(shù)， 0. 75?0. 83或更低。
b.結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，所有傳動部件均設(shè)置在閥體之外，一目了然，便于維護(hù)檢修。
c.啟閉力小，操作輕便，可適用于無電源的中小形水利工程場所，可設(shè)置電、氣、液動操作啟閉機(jī)構(gòu)，輕松實(shí)現(xiàn)遙控或無人值守自動運(yùn)行。
d.泄流時噴出水舌為喇叭狀，空中擴(kuò)散摻氣， 消能效果好，簡單消能池或不用做消能措施，如設(shè)置為淹沒式出流，則水下的消能亦很簡單。
e.流體通過內(nèi)部6條導(dǎo)流翼進(jìn)行均勻分割，不會產(chǎn)生漩渦和振動。
f.其閥門的啟閉或流量控制則由外部套管的上 下移動來帶動錐形閥芯的動作實(shí)現(xiàn)控制，套筒與閥體之間通過導(dǎo)向環(huán)和0形圈實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向和密封，使閥的 流量系數(shù)與閥開度具備一定的比例關(guān)系。
g.針對不同狀況和壓力的流體介質(zhì)，可以設(shè)置金屬硬密封和氟塑料軟密封。采用高強(qiáng)度合金不銹鋼耐磨閥座設(shè)計的復(fù)合密封結(jié)構(gòu)兼具金屬對金屬硬密封 和軟密封的特性。
h.可限制發(fā)散角度，使流體分解為稀薄噴淋形態(tài)或環(huán)狀對流達(dá)到?jīng)_擊抵消的目的，同時適應(yīng)不同現(xiàn)場的需求。
i.根據(jù)閥門水平線與中軸線的夾角大小，以180°水平安裝zui為常見，此外采用的方式有45°， 60°, 90°。
排放型錐形閥的布置與樞紐建筑物有密切關(guān)系， 如布置不妥，將因射流引起對建筑物的沖刷或形成的霧氣給電站的運(yùn)行帶來麻煩，以及放水時引起的顯著振動，因此，布置形式必須慎重考慮，建議根據(jù)地貌和實(shí)際情況，主要從出口方式、安裝方式和發(fā)散方式三個方面入手，合理安排錐形閥的布置。
a.出口方式的選擇。淹沒式——適合水頭較低的溝渠等灌溉或飲用水系統(tǒng)，出口四周都為寬闊平坦，以沙石地形為主。噴射式——適合水頭較高、陡峭山體場合。
b.安裝方式的選擇。水平安裝——適合于消能池較薄弱、但場地寬廣、周圍無建筑物。垂直安裝——適合場地狹小或近距離建筑物較多。可選角度安裝——介于水平安裝與垂直安裝之間。
c.發(fā)散形式選擇。自由發(fā)散型在空氣中自由發(fā)散，根據(jù)水頭大小形成不同范圍的發(fā)散區(qū)域。限制發(fā)散型——利用導(dǎo)流罩有效控制錐形閥的出口發(fā)散程度，用于水頭高，出口狹小，涉及建筑物或其他設(shè)施等；用戶應(yīng)根據(jù)設(shè)計消能池或泄洪渠的具體尺寸選擇合適的導(dǎo)流罩。
②管中型固定錐形閥圖23-63為管中型固定錐形閥的結(jié)構(gòu)圖。管中型錐形閥主要由閥體、噴管、 套筒閘、錐體、浮動閥座、速度導(dǎo)流器、能量導(dǎo)流器 （按需要配備）、驅(qū)動機(jī)構(gòu)等組成。
錐形閥淹沒消能系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范特點(diǎn)如下：
a.具有開啟度-流量系數(shù)的線性特性；
b.汽蝕能有效控制，固定錐形閥座后端*的錐形，使汽蝕發(fā)生的部位不在噴管的管壁上，閥門后端的速度和能量導(dǎo)流器，使汽蝕區(qū)域與閥體金屬壁分開，氣泡在閥體內(nèi)破裂，而非在閥體金屬壁破裂，閥門免遭汽蝕破壞；
c.振動小，當(dāng)閥門開啟度小于10%，也不會振動；
d.浮動閥座及金屬密封設(shè)計，保證了密封效果， 延長了閥門的使用壽命；
e.低流阻損失，可再較低壓差下，滿足流量控制的要求；
f.驅(qū)動機(jī)構(gòu)位于閥體外部，操作力矩小，維護(hù)容易；
g.閥門抗阻塞能力強(qiáng)。
錐形閥淹沒消能系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范
管中型固定錐形閥抗汽蝕機(jī)理如所示。 當(dāng)水流經(jīng)過閥座與套筒閘進(jìn)入氣泡形成區(qū)時，由于水流速較快，壓力較低，水形成微小氣泡，氣泡不斷地融合形成較大的氣泡，氣泡隨水流進(jìn)入能量導(dǎo)流器前的爆炸區(qū)時，水流速急劇變換，且能量導(dǎo)流器的阻力 作用使壓力升髙、氣泡破裂，含較少氣泡的水大部分流經(jīng)導(dǎo)流器進(jìn)入下游管道，避免汽蝕對下游管道的破壞。較小部分水流回流至速度導(dǎo)流器外圍，被氣泡形成區(qū)的低壓水流，通過速度導(dǎo)流器的小孔吸人導(dǎo)流器內(nèi)部，形成保護(hù)速度導(dǎo)流器表面環(huán)狀水流，同時保護(hù)閥體免受汽蝕破壞。
【錐形閥淹沒消能系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范背景技術(shù)】
高水頭水利樞紐工程放防空洞出口在采用錐形閥消能型式時，為避免錐形閥射流空中擴(kuò)散帶來的霧化問題，通常的做法是在管道與錐形閥連接處設(shè)置彎管，將錐形閥淹沒于下游水體中，形成淹沒射流，利用水體間的相互碰撞達(dá)到消能的目的，但往往受工程布置及下游水位較大變化影響。在錐形閥淹沒不足情況下，伴隨著消力池內(nèi)形成的左右交替紊動回流，空氣隨錐形閥射流進(jìn)行入到水體中，形成錐形閥射流吸氣，增加錐形閥附近水體的強(qiáng)烈紊動，從而影響錐形閥的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，為此，需要采取工程措施，降低錐形閥吸氣帶來的不利影響。 
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，提供一種消除錐形閥射流吸氣的錐形閥淹沒消能系統(tǒng)。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種錐形閥淹沒消能系統(tǒng)，包括消力池、設(shè)置在所述消力池內(nèi)的錐形閥、以及設(shè)置在所述消力池內(nèi)的消渦橫梁;所述消渦橫梁位于所述錐形閥出口的下游位置，該消渦橫梁的底沿高于所述錐形閥射流擴(kuò)散區(qū)的邊緣，頂沿高于所述下游位置的大水面。
優(yōu)選地，所述消渦橫梁的頂沿高于所述下游位置大水面0.5m。
優(yōu)選地，所述消渦橫梁的兩端設(shè)置在所述消力池的相對兩內(nèi)壁面上。
優(yōu)選地，所述錐形閥位于所述消力池內(nèi)一側(cè)，且位于該一側(cè)與所述消渦橫梁之間。
優(yōu)選地，所述消渦橫梁為條形板材。
優(yōu)選地，所述消渦橫梁為混凝土構(gòu)件。
優(yōu)選地，該錐形閥淹沒消能系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述消力池一側(cè)的管道，所述錐形閥通過彎管與所述管道連接。
本實(shí)用新型的有益效果:在錐形閥出口下游設(shè)置消渦橫梁，通過消渦橫梁降低消力池內(nèi)不穩(wěn)定的交替回流強(qiáng)度，達(dá)到消除錐形閥射流吸氣的目的。
錐形閥淹沒消能系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范
為了對本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。 |
