專利名稱：罩式氣墊式調(diào)壓室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水利水電工程中抑制水錘和波涌的設(shè)備，尤其是一種利用高壓空氣形成氣墊來抑制水位高度和水位波動(dòng)幅值的罩式氣墊式調(diào)壓室。
背景技術(shù)：
水利水電工程中使用的調(diào)壓室是一種用于抑制水錘和波涌的裝置，利用調(diào)壓室使壓力水道中傳來的水錘波以及波涌進(jìn)行抑制，從而減少壓力水道的水錘壓強(qiáng)，有利于提高機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性和供電質(zhì)量。常規(guī)調(diào)壓室上部與大氣相通，室內(nèi)水面壓力始終與大氣壓相同，因而當(dāng)電站負(fù)荷調(diào)整時(shí)，水面升降幅度較大，調(diào)壓室體積也相應(yīng)較大；而氣墊式調(diào)壓室，上部呈封閉狀態(tài)并充以壓縮空氣，利用氣室內(nèi)高壓空氣形成“氣墊”來抑制室內(nèi)水位高度和水位波動(dòng)幅值，其液面承受較高壓強(qiáng)。當(dāng)電站丟棄負(fù)荷時(shí)，隨著氣墊式調(diào)壓室內(nèi)水位上升，上部空氣被進(jìn)一步壓縮，水面承受的壓強(qiáng)繼續(xù)增高，使水位上升受到的抑制作用越來越強(qiáng)，因而氣墊式調(diào)壓室的水面升幅較??；當(dāng)電站增加負(fù)荷時(shí)情況則相反，氣墊式調(diào)壓室水位降幅亦較小。由于氣墊式調(diào)壓室水面升降幅度均較小，其體積也相應(yīng)比常規(guī)調(diào)壓室小。
世界上第一座采用氣墊式調(diào)壓室的水電站-Driva電站于1973年在挪威建成發(fā)電，該電站裝機(jī)容量140MW，利用水頭570m，至今已有33年成功運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，目前，在挪威已有十余座電站采用氣墊式調(diào)壓室，積累了豐富的勘測、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理等方面的經(jīng)驗(yàn)。從資料可以看出，在挪威，對(duì)于氣墊式調(diào)壓室漏氣問題的處理有三種常見方法1、利用巖石本身完整，裂隙不發(fā)育，巖石天然滲透性??；2、灌漿加固圍巖；3、設(shè)置阻氣水幕。以上處理氣墊式調(diào)壓室漏氣問題的方法，在挪威應(yīng)用是有效的，但這種氣墊式調(diào)壓室對(duì)圍巖的要求較高，而我國的地質(zhì)條件往往滿足不了氣墊式調(diào)壓室對(duì)圍巖滲漏性的要求，巖石天然滲透性較大。在中國四川建成了自一里和小天都電站采用超壓“水幕”閉氣方式的氣墊式調(diào)壓室，自一里水電站當(dāng)氣室內(nèi)水面接近設(shè)計(jì)水位時(shí)，漏氣量約為40Nm3/min，小天都水電站當(dāng)氣室內(nèi)水面接近設(shè)計(jì)水位時(shí)，漏氣量約為20Nm3/min，均為挪威已建水電站的氣墊式調(diào)壓室漏氣量的數(shù)百倍。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種適宜于在巖石天然滲透性較大的地質(zhì)條件下采用的氣墊式調(diào)壓室。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是罩式氣墊式調(diào)壓室，包括密閉的氣室，在使用時(shí)利用氣源向氣室內(nèi)充氣，使其在氣室內(nèi)形成氣墊和水墊。氣室通過連接隧道與壓力水道連通，氣室的周邊和頂部由帶底部敞口的密閉罩體構(gòu)成，從而可有效的封閉氣室內(nèi)的氣體。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，沿罩體的周邊和頂部外側(cè)設(shè)置有與水墊連通的平壓管網(wǎng)，間隔設(shè)置并與平壓管網(wǎng)連通的平壓孔管深入罩體外側(cè)的基巖中，從而可使氣室外側(cè)的水壓力與氣室內(nèi)的氣體壓力相互傳遞，達(dá)到平衡氣室內(nèi)外側(cè)壓力的目的。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，氣室的底板設(shè)置為向連接隧道傾斜的斜坡，以利于調(diào)壓室向水道補(bǔ)水通暢，在放空檢修時(shí)也利于氣室內(nèi)水體的放空。
本實(shí)用新型的有益效果是由于采用了利用密閉的罩體封閉氣室內(nèi)的高壓氣體的技術(shù)方案，從而解決了高水頭電站中氣墊式調(diào)壓室閉氣的技術(shù)難題，使氣墊式調(diào)壓室在我國大范圍推廣應(yīng)用成為可能。本實(shí)用新型的罩式氣墊式調(diào)壓室對(duì)圍巖滲透性要求較“水幕”氣墊式調(diào)壓室低，符合國內(nèi)的地質(zhì)條件和目前的施工、檢測水平。水頭高、引用流量小、引水系統(tǒng)沿線地質(zhì)條件好的水電站采用本實(shí)用新型的罩式氣墊式調(diào)壓室，有利于引水系統(tǒng)周邊環(huán)境的保護(hù)，還可節(jié)約工程投資。


圖1是本實(shí)用新型的平面布置示意圖。
圖2是圖1的A-A剖視放大示意圖。
圖3是圖1的B-B剖視放大示意圖。
圖中標(biāo)記為氣室1、連接隧道2、壓力水道3、罩體4、芯層5、鋼筋混凝土支護(hù)層6、氣墊7、水墊8、平壓管網(wǎng)9、平壓孔管10、底板11。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
如圖1～圖3所示，本實(shí)用新型的罩式氣墊式調(diào)壓室，同樣采用密閉的氣室1，通過向氣室1內(nèi)充氣，使其在氣室1內(nèi)形成氣墊7和水墊8。氣室1通過連接隧道2與壓力水道3連通，氣室1的周邊和頂部由帶底部敞口的密閉罩體4構(gòu)成，利用密閉的罩體4封閉氣室1內(nèi)所形成的氣墊7中的氣體，從而可以避免由于圍巖滲漏性大而造成的氣墊式調(diào)壓室漏氣量大的不足，降低了氣墊式調(diào)壓室對(duì)圍巖滲漏性的要求。
發(fā)電機(jī)組在丟棄或增負(fù)荷時(shí)，會(huì)引起罩體4的內(nèi)外兩側(cè)形成壓差。為了達(dá)到平衡罩體4內(nèi)外側(cè)壓力，減小其壓差的目的，沿罩體4周邊和頂部的外側(cè)設(shè)置有與水墊8連通的平壓管網(wǎng)9，間隔設(shè)置并與平壓管網(wǎng)9連通的平壓孔管10深入罩體4外側(cè)的基巖中。
為了利于調(diào)壓室向壓力水道3補(bǔ)水通暢，在引水建筑物放空檢修時(shí)也利于氣室1內(nèi)水體的放空，氣室1的底板11設(shè)置為高于連接隧道2的頂部。同時(shí)，最好將氣室1的底板11設(shè)置為向連接隧道2傾斜，即氣室底板11做成傾向連接隧道2的1％～2％的斜坡。
罩體4可以采用多種材料制作，例如鋼板、橡膠、塑料、復(fù)合層結(jié)構(gòu)的材料等，例如，罩體4采用密封焊接的金屬板作為芯層5，在芯層5的內(nèi)外均設(shè)置有鋼筋混凝土支護(hù)層6。鋼筋混凝土起固定鋼板和承受機(jī)組丟棄或增負(fù)荷引起的氣室內(nèi)外壓力差的作用，利用鋼板制作的芯層5結(jié)合鋼筋混凝土支護(hù)層6，起到密閉氣體的作用。
為了施工、維護(hù)等的方便，同時(shí)盡量的降低施工成本，可以采用在罩體4的內(nèi)側(cè)設(shè)置氣體密封層，罩體4的外側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土支護(hù)層6的結(jié)構(gòu)形式。氣體密封層可以采用噴涂高分子材料、焊接鋼板等方式形成。
氣墊式調(diào)壓室的平面形狀應(yīng)盡量簡單，以利制作和平壓系統(tǒng)的布置，最簡單的為條形。罩體4的橫截面最好為城門洞形，即橫截面呈倒“U”形，寬度和高度一般選用窄高型，因?yàn)榧哟蟾叨?，可以減小穩(wěn)定斷面，在同等初始水位條件下，能增大有效氣體容積比例，從而減少氣墊調(diào)壓室的總開挖量。
權(quán)利要求1.罩式氣墊式調(diào)壓室，包括密閉的氣室(1)，在氣室(1)內(nèi)形成氣墊(7)和水墊(8)，氣室(1)通過連接隧道(2)與壓力水道(3)連通，其特征是氣室(1)的周邊和頂部由帶底部敞口的密閉罩體(4)構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的罩式氣墊式調(diào)壓室，其特征是沿罩體(4)周邊和頂部的外側(cè)設(shè)置有與水墊(8)連通的平壓管網(wǎng)(9)，間隔設(shè)置并與平壓管網(wǎng)(9)連通的平壓孔管(10)深入罩體(4)外側(cè)的基巖中。
3.如權(quán)利要求1所述的罩式氣墊式調(diào)壓室，其特征是氣室(1)的底板(11)設(shè)置為向連接隧道(2)傾斜的斜坡。
4.如權(quán)利要求1、2、或3所述的罩式氣墊式調(diào)壓室，其特征是罩體(4)采用密封焊接的金屬板作為芯層(5)，在芯層(5)的內(nèi)外均設(shè)置有鋼筋混凝土支護(hù)層(6)。
5.如權(quán)利要求1、2、或3所述的罩式氣墊式調(diào)壓室，其特征是罩體(4)的內(nèi)側(cè)設(shè)置有氣體密封層，罩體(4)的外側(cè)設(shè)置有鋼筋混凝土支護(hù)層(6)。
6.如權(quán)利要求1、2、或3所述的罩式氣墊式調(diào)壓室，其特征是罩體(4)的橫截面呈倒“U”形。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種利用高壓空氣形成氣墊來抑制水位高度和水位波動(dòng)幅值的罩式氣墊式調(diào)壓室，適宜于在巖石天然滲透性較大的地質(zhì)條件下采用。在密閉的氣室內(nèi)形成氣墊和水墊，氣室通過連接隧道與壓力水道連通，氣室的周邊和頂部由帶底部敞口的密閉罩體的構(gòu)成，從而有效地封閉氣室內(nèi)的氣體。采用本方案，解決了高水頭電站中氣墊式調(diào)壓室閉氣的技術(shù)難題，使其氣墊式調(diào)壓室在我國大范圍推廣應(yīng)用成為可能。本實(shí)用新型對(duì)圍巖滲透性的要求較“水幕”氣墊式調(diào)壓室低，符合國內(nèi)的地質(zhì)條件和目前的施工、檢測水平，水頭高、引用流量小、引水系統(tǒng)沿線地質(zhì)條件好的水電站采用本實(shí)用新型的罩式氣墊式調(diào)壓室，有利于引水系統(tǒng)周邊環(huán)境的保護(hù)，還可節(jié)約工程投資。
文檔編號(hào)E02B9/06GK2918538SQ200620034778
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者陳五一, 郝元麟, 劉全才, 陳子海, 張團(tuán), 劉朝清, 湯雪峰, 鄭岳岷 申請(qǐng)人:中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院