一種阻尼阻抗式調(diào)壓裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于水利水電系統(tǒng)工程及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，以及輸送流體管線系統(tǒng)設(shè) 備技術(shù)領(lǐng)域，尤其屬于管線水錘防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種阻尼阻抗式調(diào)壓裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在水輸送技術(shù)領(lǐng)域，管線水錘對(duì)管線及相關(guān)設(shè)備的影響不容忽視。
[0003] 目前國內(nèi)外水電站的調(diào)壓裝置最常見的就是采用各種形式的調(diào)壓室，工業(yè)管道和 栗站系統(tǒng)的調(diào)壓裝置大多采用調(diào)壓罐或調(diào)壓閥。
[0004] 水電站調(diào)壓室的設(shè)計(jì)和使用已經(jīng)相當(dāng)成熟和普遍，常規(guī)的調(diào)壓室有簡(jiǎn)單式、阻抗 式、水室式也稱雙室式、差動(dòng)式、氣墊式、溢流式等，這些形式的調(diào)壓室經(jīng)過幾十年的研究和 使用，其理論和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)相當(dāng)成熟。其中阻抗式調(diào)壓室是一種成熟的結(jié)構(gòu)方法，阻抗式 調(diào)壓室結(jié)構(gòu)中，阻尼管口設(shè)計(jì)成翻板門的結(jié)構(gòu)形式曾有報(bào)道。
[0005] "水錘爆破膜"的原理是在壓力管道設(shè)計(jì)一處最薄弱的部位，安裝一種受壓后即可 破裂的膜片，當(dāng)有壓管道受到水錘壓力后，膜片破裂泄流，從而限制了水錘壓力的升高，水 錘爆破膜的缺點(diǎn)是破裂后需要重新更換，并且要考慮泄流的影響，所以除個(gè)別小型水電站 外，目前很少使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了一種阻尼阻抗式調(diào)壓裝置。本實(shí)用新型要 解決的問題是提供一種自動(dòng)調(diào)整阻尼管口面積和阻尼的調(diào)壓裝置，本實(shí)用新型裝置除可應(yīng) 用于水電站外，也可將其應(yīng)用于工業(yè)管道系統(tǒng)的水錘防護(hù)設(shè)計(jì)。
[0007] 本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] 阻抗式阻尼調(diào)壓裝置，包括引水管和與大氣聯(lián)通的調(diào)壓室，其特征在于：所述調(diào)壓 室底部通過連接水道與引水管聯(lián)通，連接水道中有可移動(dòng)的阻尼球，阻尼球有阻尼彈簧限 位控制。
[0009] 所述連接水道兩端面有支撐架，兩支撐架中心固定有沿連接水道縱向中心設(shè)置的 支撐滑桿，支撐滑桿穿過阻尼球中心，阻尼球上下兩端面有阻尼彈簧。
[0010] 所述連接水道中部組尼管直徑小于上部上擴(kuò)管和下部下擴(kuò)管直徑、并上下對(duì)稱設(shè) 置。
[0011] 所述上、下兩阻尼彈簧分別固定在兩端面的支撐架上，阻尼彈簧與阻尼球接觸端 可分離接觸或固定連接。
[0012] 所述阻尼管直徑與上、下擴(kuò)管直徑的比例是0. 7~0. 8。最佳比例是0. 707。
[0013] 所述連接水道兩端面的支撐架是沿水道徑向設(shè)置的十字形支撐架。
[0014] 水電站調(diào)壓室的重要功能就是減小壓力管道的水錘壓力，改善機(jī)組的運(yùn)行性能， 本實(shí)用新型既能保留調(diào)壓室的功能，又盡可能降低調(diào)壓室的涌波水位。常規(guī)調(diào)壓室是依靠 一定的阻尼管口面積來保證反射水錘波的條件，達(dá)到減小水錘壓力的目的，在《水電站調(diào)壓 室設(shè)計(jì)規(guī)范》中建議阻尼孔口面積不能小于調(diào)壓室底部引水道面積的15%。由水電站調(diào)壓 室的相關(guān)技術(shù)可知，阻尼孔口面積與水位波動(dòng)幅值有關(guān)，阻尼孔口面積越小水位波動(dòng)振幅 越小，但阻尼孔口面積越小水錘壓力又會(huì)越大。因此，希望反射水錘波的條件好，水錘壓力 小，同時(shí)又希望調(diào)壓室水位波動(dòng)幅值小，從對(duì)水錘壓力的要求和對(duì)調(diào)壓室涌波水位的控制 要求兩方面來看，對(duì)阻尼孔口的面積要求是相反的，降低水錘壓力要求大孔口面積，減小水 位波動(dòng)幅值要求小孔口面積。本實(shí)用新型為了解決上述矛盾，基于"水錘爆破膜"的原理， 將"降低水錘壓力要求"交給阻尼球和彈簧來實(shí)現(xiàn)，并利用調(diào)壓室水位波動(dòng)規(guī)律呈正弦衰減 波動(dòng)的特性，研究了進(jìn)出調(diào)壓室的流量變化規(guī)律，依靠阻尼球在水壓力作用下的自身運(yùn)動(dòng)， 在調(diào)壓室水位波動(dòng)過程中不斷封阻和放開阻尼孔口，達(dá)到自動(dòng)改變阻尼孔口面積并調(diào)整阻 尼的目的，從而很好的解決了這對(duì)矛盾。
[0015] 本實(shí)用新型阻抗式調(diào)壓裝置工作原理如下：
[0016] 調(diào)壓室正常運(yùn)行時(shí)，無論調(diào)壓室的初始運(yùn)行水位高低，只要是恒定工況，進(jìn)出調(diào)壓 室的流量為零，阻尼球總是位于阻尼管中央位置，封擋住大部分阻尼管口的面積。當(dāng)水輪發(fā) 電機(jī)組丟棄負(fù)荷后，水輪機(jī)導(dǎo)葉關(guān)閉，壓力管壓力升高，調(diào)壓室底部壓力升高，水流向上流 動(dòng)，水流向上推開阻尼球，阻尼管打開，防止水錘壓力進(jìn)一步升高，并且壓縮上彈簧，下彈簧 可以不動(dòng)，此時(shí)阻尼球位于上擴(kuò)管中，水流進(jìn)入調(diào)壓室時(shí)阻尼球形成流體阻力，制約了調(diào)壓 室水位升高。隨著向上流入調(diào)壓室中的流量減小，水壓力減小，在上彈簧的作用下，阻尼球 慢慢向中間阻尼管內(nèi)回復(fù)，阻尼管口面積減小，進(jìn)一步制約調(diào)壓室的最高涌浪水位。當(dāng)機(jī)組 增加負(fù)荷時(shí)，壓力鋼管壓力降低，調(diào)壓室底部壓力降低，水流由調(diào)壓室向下流動(dòng)，水流向下 推開阻尼球，阻尼管同樣可以打開，防止水錘壓力進(jìn)一步降低，并且壓縮下彈簧，上彈簧可 以不動(dòng)，此時(shí)阻尼球位于下擴(kuò)管中，水流向下流出調(diào)壓室，阻尼球同樣形成流體阻力，制約 調(diào)壓室的水位降低，其后在下彈簧作用下，阻尼球又回復(fù)到中間位置。因此這種設(shè)計(jì)可以雙 向作用，比相同阻尼孔面積的調(diào)壓室降低了水位波動(dòng)幅值，調(diào)壓室最高涌浪水位大大降低， 可以降低調(diào)壓室的高度，節(jié)約調(diào)壓室的工程量。同時(shí)還能提高調(diào)壓室的最低涌浪水位，有利 于調(diào)壓室的運(yùn)行安全。特別是正常運(yùn)行時(shí)，由于阻尼球位于阻尼管中央，并不完全封閉阻尼 管口，僅僅是縮小了阻尼管口的面積，對(duì)電站引水系統(tǒng)的小波動(dòng)穩(wěn)定性更有利。
[0017] 本實(shí)用新型提出一種新型自動(dòng)調(diào)整阻抗孔口面積和阻尼的調(diào)壓裝置，該裝置基于 "水錘爆破膜"原理和"阻抗式調(diào)壓室"基本結(jié)構(gòu)，利用機(jī)械彈簧的自動(dòng)回復(fù)功能和流體阻力 與流量、流速關(guān)系，將常規(guī)阻抗式調(diào)壓室的阻抗孔口設(shè)計(jì)成上下對(duì)稱的縮放管形式，中間布 置可自由活動(dòng)的阻尼球，阻尼球與彈簧構(gòu)成自動(dòng)可雙向調(diào)面積和阻尼系數(shù)大小的新型阻抗 孔口。
[0018] 該裝置具有調(diào)壓室減小水錘壓力、改善機(jī)組運(yùn)行性能的功能，又能充分利用阻抗 式調(diào)壓室的優(yōu)點(diǎn)。模型試驗(yàn)證明，該裝置可以起到"水錘爆破膜"的作用，能夠減小壓力管 道的水錘壓力，降低調(diào)壓室的最高涌波水位，增加調(diào)壓室的最低涌波水位，提高了調(diào)壓室的 運(yùn)行安全性。將其應(yīng)用于水電站中，與普通阻抗式調(diào)壓室相比，可以降低調(diào)壓室的設(shè)計(jì)高 度，減小調(diào)壓室的開挖尺寸，節(jié)省工程投資，具有實(shí)用和推廣價(jià)值。該裝置除可應(yīng)用于水電 站外，也可將其應(yīng)用于工業(yè)管道系統(tǒng)的水錘防護(hù)設(shè)計(jì)中。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本實(shí)用新型阻抗式調(diào)壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2是本實(shí)用新型調(diào)壓裝置支撐架結(jié)構(gòu)示意圖，即圖1AA截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ] 圖中，1是阻尼球，2是支撐滑桿，3是阻尼彈簧，4是支撐架，41是上支撐架，42是 下支撐架，51是上擴(kuò)管，52是下擴(kuò)管，6是阻尼管，7是引水管，8是調(diào)壓室。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體的描述，實(shí)施例只用于對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行 進(jìn)一步的說明，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本 實(shí)用新型的內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整也屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0023] 結(jié)合圖1和圖2。
[0024] 阻抗式調(diào)壓裝置，包括引水管9和與大氣聯(lián)通的調(diào)壓室8,調(diào)壓室8底部通過連接 水道與引水管9聯(lián)通，連接水道中有可順?biāo)鞣较蛞苿?dòng)的阻尼球1，阻尼球1有阻尼彈簧3 限位控制。
[0025] 連接水道中部組尼管6直徑小于上部上擴(kuò)管51和下部下擴(kuò)管52直徑、并上下對(duì) 稱設(shè)置，連接水道兩端面有支撐架4，兩支撐架4中心固定有沿連接水道縱向中心設(shè)置的支 撐滑桿2,支