本实用新型涉及一种引水系统，尤其是涉及一种用于引水发电工程的引水系统，属于水利水电工程建筑物设计建造技术领域。
背景技术：
当水电站引水线路较长时，以及当机组运行中突然甩负荷关闭导叶时，由于水流的惯性作用，流道内会产生很大的水锤效应，易损毁发电设备。如果没有调压井，水锤会击毁导水叶和其它过流部件。为了释放流道内的水锤压力，常常在引水隧洞与压力管道交界处设置调压室，以避免压力管道中的水锤压力传递到引水隧洞中，影响引水隧洞结构安全。调压室一般是从山体中开挖出来的井式结构，称为调压井；调压室也可采用凸出地面的结构，成为调压塔。
由于连通管的效应，当机组正常运行时，调压室内水位与上游水库水位基本是平齐的；当机组甩负荷即关闭正在运行的机组导叶时，由于压力管道中的水锤产生涌波，调压室内的水位将高于上游库水位；当机组增负荷即开启未运行的机组的导叶时，由于压力管道中的水锤作用，调压室内的水位将低于上游库水位。由此，对于调压室而言，为满足甩负荷时涌波水位的要求，其结构顶高程必须是大于上游水库水位的。
目前，水电站引水系统常用的布置型式的结构特征为：1从上游至下游，引水系统由引水隧洞、调压室、压力管道组成；2引水隧洞和压力钢管采用地下埋藏式，在岩质山体中开挖而成；3调压室采用调压井型式，在岩质山体中井挖形成，调压室部位的地形要高于上游水库水位。该结构的优点为：该结构能够较好地适应岩质山体地区的地形、地质条件。当引水线路地形低于上游水库水位，且以覆盖层地质条件为主时，该结构将出现以下问题：1覆盖层成洞条件差，施工成本大，引水隧洞和压力管道采用地下埋藏式的经济性较差；2调压室部位地形低于上游水库水位，如采用调压井型式，不能满足甩负荷时调压室内涌波水位的要求；3引水线路以覆盖层为主，基础承载能力低，如采用混凝土调压塔结构，由于重量较大，可能会无法满足基础承载力要求，进而发生基础沉陷或不均匀沉降。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，施工成本较为低廉且能很好的保证引水发电设备安全运行的用于引水发电工程的引水系统。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于引水发电工程的引水系统，包括输水管道，所述的引水系统还包括自调式钢质水压平抑装置，所述的自调式钢质水压平抑装置插接在所述输水管道的输出端上；引水发电过程中，所述输水管道内的异常水压通过所述的自调式钢质水压平抑装置消除。
本实用新型的有益效果是：本申请通过设置一套包括自调式钢质水压平抑装置的引水系统，然后将该自调式钢质水压平抑装置插接在所述输水管道的输出端上，并在引水发电过程中，所述输水管道内的异常水压通过所述的自调式钢质水压平抑装置消除。这样，由于将现有的混凝土结构且埋设在岩质基础内的调压井改进为自调式钢质水压平抑装置，从而可以省去建筑所述的调压井的基础开挖、建筑物的建造工作以及投资，达到降低施工成本的目的；同时，将现有的调压井结构改进为自调式钢质水压平抑装置的结构后，还可以使起调压作用的自调式钢质水压平抑装置的结构与现有的调压井的结构相比更加的简单，以及能很好的保证引水发电设备安全运行。
进一步的是，所述的输水管道包括钢质引水管和构成末段输水管道的钢质压力管，所述的钢质引水管沿引水线路地形布置在覆盖层基础上，所述自调式钢质水压平抑装置插接在所述钢质引水管与所述钢质压力管的交接处。
上述方案的优选方式是，所述的钢质引水管通过钢筋混凝土镇墩固定在所述的覆盖层基础上。
进一步的是，所述的自调式钢质水压平抑装置包括封闭钢包、压力调节机构和压力检测机构，所述封闭钢包内的压力通过所述的压力调节机构调节，所述封闭钢包内的压力状况通过所述的压力检测机构测定，所述的自调式钢质水压平抑装置通过所述的封闭钢包插接在所述输水管道的输出端上。
上述方案的优选方式是，所述的压力调节机构包括充气管和与该充分管连接的空气压缩机，所述充气管与所述的封闭钢包连通。
进一步的是，所述的压力检测机构包括压力监测管和与该压力监测管连接的数据处理器，所述压力监测管的末端位于封闭钢包包腔内的中上部。
上述方案的优选方式是，所述的封闭钢包包括钢包本体和与该钢包本体连通的预埋过渡管，所述的封闭钢包通过所述的预埋过渡管插接在所述钢质引水管与所述钢质压力管的交接处。
进一步的是，所述的封闭钢包还包括混凝土基座，所述钢包本体的中下部和所述的预埋过渡管均布置在所述的混凝土基座中。
进一步的是，在所述混凝土基座的下方还设置有混凝土基础，所述的混凝土基座通过所述的混凝土基础固定在开挖基础上。
进一步的是，在所述开挖基础内还设置有摩擦柱，所述摩擦柱的顶端与所述的混凝土基础连接。
附图说明
图1为本实用新型用于引水发电工程的引水系统的平面布置图；
图2为本实用新型用于引水发电工程的引水系统的剖面视图；
图3为图2的I部放大图纸；
图4为图2、3的A-A剖视图。
图中标记为：输水管道1、自调式钢质水压平抑装置2、钢质引水管3、钢质压力管4、覆盖层基础5、钢筋混凝土镇墩6、封闭钢包7、压力调节机构8、压力检测机构9、充气管 10、空气压缩机11、压力监测管12、数据处理器13、钢包本体14、预埋过渡管15、混凝土基座16、混凝土基础17、摩擦柱18。
具体实施方式
如图1、图2、图3以及图4所示是本实用新型提供的一种结构简单，施工成本较为低廉且能很好的保证引水发电设备安全运行的用于引水发电工程的引水系统。所述的引水系统包括输水管道1，所述的引水系统还包括自调式钢质水压平抑装置2，所述的自调式钢质水压平抑装置2插接在所述输水管道1的输出端上；引水发电过程中，所述输水管道1内的异常水压通过所述的自调式钢质水压平抑装置2消除。本申请通过设置一套包括自调式钢质水压平抑装置2的引水系统，然后将该自调式钢质水压平抑装置2插接在所述输水管道1的输出端上，并在引水发电过程中，所述输水管道1内的异常水压通过所述的自调式钢质水压平抑装置2消除。这样，由于将现有的混凝土结构且埋设在岩质基础内的调压井改进为自调式钢质水压平抑装置，从而可以省去建筑所述的调压井的基础开挖、建筑物的建造工作以及投资，达到降低施工成本的目的；同时，将现有的调压井结构改进为自调式钢质水压平抑装置的结构后，还可以使起调压作用的自调式钢质水压平抑装置的结构与现有的调压井的结构相比更加的简单，以及能很好的保证引水发电设备安全运行。
上述实施方式中，为了最大限度的减小基础开挖量，同时又满足在覆盖层地质条件上的工程建设要求，结合本申请所述的输水管道1包括钢质引水管3和构成末段输水管道的钢质压力管4的特点，将所述的钢质引水管3沿引水线路地形布置在覆盖层基础5上，所述自调式钢质水压平抑装置2插接在所述钢质引水管3与所述钢质压力管4的交接处；同时，将所述的自调式钢质水压平抑装置2设置成包括封闭钢包7、压力调节机构8和压力检测机构9 的结构，在工程设备运行过程中，所述封闭钢包7内的压力通过所述的压力调节机构8调节，所述封闭钢包7内的压力状况通过所述的压力检测机构9测定，所述的自调式钢质水压平抑装置2通过所述的封闭钢包7插接在所述输水管道1的输出端上。此时，所述的钢质引水管3优选为通过钢筋混凝土镇墩6固定在所述的覆盖层基础5上。所述的压力调节机构8优选为包括充气管10和与该充气管10连接的空气压缩机11的结构，并将所述充气管10与所述的封闭钢包7连通；所述的压力检测机构9优选为包括压力监测管12和与该压力监测管12 连接的数据处理器13的结构，并将所述压力监测管12的末端位于封闭钢包包腔内的中上部。
进一步的，为了方便本申请所述的封闭钢包7插接到所述输水管道1的输出端上，以及便于固定本申请所述的封闭钢包7，本申请将所述的封闭钢包7设置成包括钢包本体14和与该钢包本体14连通的预埋过渡管15的结构，并使所述的封闭钢包7通过所述的预埋过渡管15插接在所述钢质引水管3与所述钢质压力管4的交接处；同时所述的封闭钢包7还包括混凝土基座16，所述钢包本体14的中下部和所述的预埋过渡管15均布置在所述的混凝土基座 16中；并在所述混凝土基座16的下方还设置有混凝土基础17，使所述的混凝土基座16通过所述的混凝土基础17固定在覆盖层的开挖基础上；然后再在所述开挖基础内还设置有摩擦柱 18，使所述摩擦柱18的顶端与所述的混凝土基础17连接。这样，既方便了封闭钢包7插接到所述输水管道1的输出端上，又可以保证封闭钢包7在覆盖层基础上的固定。
综上所述，采用本申请的引水系统具有以下的有益效果：
1)引水钢管和压力钢管均为明钢管型式，直接沿引水线路地表布置即可，无需再进行覆盖层地下洞室开挖，施工难度大大降低，引水钢管和压力钢管的经济性也得到提高；
2)地面钢包位置远低于上游水库水位，但由于钢包中充入了压缩空气，在机组正常运行时能够平抑上游水库与钢包内水压差，在机组甩负荷时能够平抑压力钢管内的水锤压力，能够满足调压室的相应性能要求；
3)钢包内设置了监测管与外部的数据处理器相连，能够随时了解钢包内的水压力、空气压力和水位；如发现水压力、空气压力和水位下降时，可采用外部设置的空气压缩机，通过充气管向钢包内充气，确保地面钢包的安全运行；
4)地面钢包自重轻，且采用了大截面积的混凝土基础，及底部摩擦桩结构，能够适应覆盖层地基低地基承载力的要求，发生基础沉陷的风险大大降低；
5)地面钢包高度低、抗震性能较好。
实施例一
本实施例的主要结构特征：
a.引水系统由引水钢管、地面钢包即上述的封闭钢包和压力钢管组成；
b.引水钢管采用明钢管型式，沿引水线路地形布置，采用钢筋混凝土镇墩固定于覆盖层基础上；
c.地面钢包由钢包、混凝土基座、混凝土基础以其以下的摩擦桩组成，地面钢包位置远低于上游水库水位；钢包为封闭的压力容器，充入了压缩空气用于平抑上、下游水压差及压力钢管中的水锤压力；钢包由圆管段、椎管段和闷头组成，钢包内设置了充气管与外部空气压缩机相连，设置了监测管与外部的数据处理器相连；混凝土基座内部设置了预埋钢管与上游引水钢管和下游压力钢管相接，预埋钢管与钢包之间预埋了连接钢管；混凝土基础截面积大于混凝土基座，混凝土基础下部设置了摩擦桩；
d.压力钢管采用明钢管型式，采用钢筋混凝土镇墩固定在覆盖层基础上。
本发明的有益效果
a.引水钢管和压力钢管均为明钢管型式，直接沿引水线路地表布置即可，无需再进行覆盖层地下洞室开挖，施工难度大大降低，引水钢管和压力钢管的经济性也得到提高。
b.地面钢包位置远低于上游水库水位，但由于钢包中充入了压缩空气，在机组正常运行时能够平抑上游水库与钢包内水压差，在机组甩负荷时能够平抑压力钢管内的水锤压力，所以能够满足调压室的相应性能要求。以下作具体说明：
a)当机组正常运行时，挡水坝上游水库中水流沿取水口、引水钢管、地面钢包内的预埋钢管、压力钢管进入发电厂房。钢包所处位置较低，在上游水库与钢包之间存在水压差，但是由于钢包内部充入了压缩空气，当空气压力与水压差相当时，钢包内的水位就会处于稳定状态，达到了平抑上、下游水位差的目的；
b)机组甩负荷时，压力钢管内产生水锤波向上游传播，经地面钢包时，水锤波通过混凝土基座内预埋的连接钢管进入到钢包内，钢包内的水位将抬高，压缩空气也将进一步压缩，当空气压力与水锤波压力相当时，钢包内的水位将不会再抬升，达到了平抑压力钢管中水锤压力的目的。
c.钢包内设置了充气管与外部设置的空气压缩机相连，设置了监测管与外部的数据处理器相连。以下作具体说明:
a)首次充气。电站初次运行或检修后恢复运行前，首先关闭发电厂房，通过取水口对引水系统充水，使得压力钢管、钢包、连接钢管、预埋钢管、引水钢管处于充满水的状态；随后，利用空气压缩机通过充气管向钢包内充入足够的压缩空气。
b)补气。通过钢包内设置的监测管及外部设置的数据处理器，能够随时了解钢包内的水压力、空气压力和水位；当发现水压力、空气压力和水位下降时，可采用外部设置的空气压缩机，通过充气管向钢包内充气，确保地面钢包的安全运行。
d.地面钢包自重轻，且采用了大截面积的混凝土基础，及底部摩擦桩结构，能够适应覆盖层地基低地基承载力的要求，发生基础沉陷的风险大大降低；
e.地面钢包高度低、抗震性能较好。