专利名称：利用窄缝高速水流自然通气减免充水廊道工作门声振方法
技术领域：
本发明涉及一种充水廊道的防声振方法，准确的说是一种利用窄缝高速水流自然通气减免充水廊道工作门声振的方法。
背景技术：
近几十年来，随着我国经济的发展，水电事业得到迅猛发展，一大批高水头水电站相继建成，使我国跻身于世界高水头电站建设前列。电站充水廊道工作门前后水头高达数十米甚至百余米，在充水廊道工作门开启的过程中，工作门面板与胸墙之间形成的窄缝的水流流速高达40 50m，充水廊道水流也高达30m，高速水流容易使工作门后的充水廊道形成负压区域，廊道收缩断面流速过高、压力过低情况下会出现“声振”现象。充水廊道工作门廊道段如果有明显声振，将导致工作门面板、胸墙及工作门后廊道边壁破坏，严重的声振还会导致水流压力脉动加大、工作门启门力脉动增大、工作门及其启闭系统振动加剧、支铰脉动增大、声振现象对充水廊道运行设备产生不利影响甚至危及整个水工建筑物安全运行。寻求到一种施工简单、工程量不大、无需人员值守、有效解决充水廊道工作门段声振的工程措施，是本发明的出发点和最终目标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对以上现有技术存在缺点，提出一种施工简单、 工程量不大、无需人员值守、并能有效解决充水廊道工作门段声振的结构。本发明解决以上技术问题的技术方案是提供利用窄缝高速水流自然通气减免充水廊道工作门声振方法，包括工作门，在所述工作门下游设有胸墙，在所述胸墙与工作门之间形成窄缝，所述胸墙的下游侧连接有通气横管，所述胸墙相对于所述通气横管另一侧在高速水流的作用下在所述窄缝内形成负压区，所述负压区在所述胸墙一侧呈凹槽形；所述负压区与通气横管由设在所述胸墙上的通气支孔连接贯通；所述通气横管上连接有通气主管与外界大气相通；所述工作门开启时，空气分别通过主通气管、通气横管和通气支孔被自然吸入，实现胸墙自然通气；掺气水流经过窄缝后，顺着工作面板和廊道水流掺混后，抑制充水廊道声振。本发明进一步限定的技术方案是前述的利用窄缝高速水流自然通气减免充水廊道工作门声振方法，为了减少流动阻力，降低声振，所述胸墙下端沿水流方向圆角折边。前述的利用窄缝高速水流自然通气减免充水廊道工作门声振方法，所述工作门与所述胸墙负压区凹槽上侧点、下侧点以及与所述胸墙下端圆角折边起始点的距离关系为 1:1. 5:2，其中所述工作门与所述胸墙负压区凹槽上侧点距离为1.5 4. Ocm0前述的利用窄缝高速水流自然通气减免充水廊道工作门声振方法，所述胸墙负压区凹槽实现上下高度与所述所述胸墙负压区凹槽下侧点到所述胸墙下端圆角折边起始点的高度和所述胸墙下端圆角折边起始点到所述胸墙低端的高度距离关系为1:2. 5:0. 7。前述的利用窄缝高速水流自然通气减免充水廊道工作门声振方法，所述工作门与所述胸墙负压区凹槽上侧点间距与所述胸墙负压区凹槽实现上下高度的关系为1:3 4。本发明的优点是⑴在工作门门井内增设胸墙自然通气措施，工作量小，易于施工，维护方便；(2)胸墙自然通气也可以减小工作门的振动，使启闭系统平稳运行成为可能，降低检修费用、确保启闭设备安全；C3)能有效降低严重声振引起的充水廊道水流脉动增大，掺气水流可以有效保护胸墙及阀门后廊道边壁，减少工程维护费用。本发明施工简单，工程量小，维护方便，能有效解决充水廊道声振问题。本发明的有效性已经过试验和工程验证，而且结构简单，改造工作量小，易于施工，提高了工程安全性，具有广阔的应用前景。
图1是本发明的充水廊道胸墙布置图。图2是实验室测得的充水廊道胸墙不通气情况下空化噪声强度图。图3是实验室测得的充水廊道胸墙自然通气情况下空化噪声强度图。图4是原型充水廊道胸墙不通气自然通气情况下工作门开启全过程噪声强度均方根对比图。
具体实施例方式实施例1
本实施例是利用窄缝高速水流自然通气减免充水廊道工作门声振方法，其结构如图1 所示，包括工作门2，工作门2下游设有胸墙1，胸墙的下游侧连接有通气横管5，胸墙胸墙相对于通气横管另一侧设有凹槽形负压区7，负压区7与通气横管由设在胸墙上的通气支孔6 连接贯通；通气横管上连接有通气主管4与外界大气相通，胸墙下端沿水流方向圆角折边。本发明结构包括胸墙体型1和通向闸顶主通气管4，沿廊道宽度方向布置的通气横管5，主通气管4与通气横管5焊接。负压区7与通气横管5之间设置通气支孔6，工作门开启时，窄缝处由于高速水流在作用，在7区域形成稳定负压区，空气分别通过主通气管 4、通气横管5、通气支孔6被自然吸入，实现胸墙自然通气，掺气水流经过窄缝后，顺着工作面板和廊道水流掺混后，抑制充水廊道声振。本实施例中，工作门与胸墙负压区凹槽上侧点、下侧点以及与胸墙下端圆角折边起始点的距离关系dl :d2 :d3为1:1. 5:2，其中工作门与胸墙负压区凹槽上侧点距离dl为 2. Ocm ；胸墙负压区凹槽实现上下宽度与胸墙负压区凹槽下侧点到胸墙下端圆角折边起始点的宽度和胸墙下端圆角折边起始点到胸墙低端的宽度距离关系为1:2. 5:0. 7 ；工作门与胸墙负压区凹槽上侧点间距dl与胸墙负压区凹槽实现上下宽度Ll的关系为1:3。模型试验成果指出，胸墙通气能够充分利用有限的进气量抑制廊道声振。胸墙自然通气与不通气情况下，噪声强度对比如图2、图3所示，由图可见，胸墙自然通气噪声强度脉冲大大降低，声振已得到充分抑制。图4是某工程原型充水廊道胸墙不通气自然通气情况下工作门开启全过程噪声强度均方根对比图。自然通气后工作门开启全过程噪声强度仅仅为不通气工作门开启全过程噪声强度的10. 69%。试验也表明，在胸墙实现稳定的自然通气后，廊道声振强度大大减弱甚至完全消除，因而启门力及门后廊道压力脉动强度亦随之降低，尖脉冲次数明显减少，脉冲峰值显著减小。 本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种利用自然通气减免充水廊道工作门声振的方法，其特征在于包括工作门，在所述工作门下游设有胸墙，在所述胸墙与工作门之间形成窄缝，所述胸墙的下游侧连接有通气横管，所述胸墙相对于所述通气横管另一侧在高速水流的作用下在所述窄缝内形成负压区，所述负压区在所述胸墙一侧呈凹槽形；所述负压区与通气横管由设在所述胸墙上的通气支孔连接贯通；所述通气横管上连接有通气主管与外界大气相通；所述工作门开启时，空气分别通过主通气管、通气横管和通气支孔被自然吸入，实现胸墙自然通气；掺气水流经过窄缝后，顺着工作面板和廊道水流掺混后，抑制充水廊道声振。
2.根据权利要求1所述的利用窄缝高速水流自然通气减免充水廊道工作门声振方法， 其特征在于所述胸墙下端沿水流方向圆角折边。
3.根据权利要求2所述的利用窄缝高速水流自然通气减免充水廊道工作门声振方法， 其特征在于所述工作门与所述胸墙负压区凹槽上侧点、下侧点以及与所述胸墙下端圆角折边起始点的距离关系为1:1. 5:2，其中所述工作门与所述胸墙负压区凹槽上侧点距离为 1. 5 4· Ocm0
4.根据权利要求2所述的利用窄缝高速水流自然通气减免充水廊道工作门声振方法， 其特征在于所述胸墙负压区凹槽实现上下高度与所述所述胸墙负压区凹槽下侧点到所述胸墙下端圆角折边起始点的高度和所述胸墙下端圆角折边起始点到所述胸墙低端的高度距离关系为1:2. 5:0. 7。
5.根据权利要求3所述的利用窄缝高速水流自然通气减免充水廊道工作门声振方法， 其特征在于所述工作门与所述胸墙负压区凹槽上侧点间距与所述胸墙负压区凹槽实现上下宽度的关系为1:3 4。
全文摘要
本发明公开一种利用窄缝高速水流自然通气减免充水廊道工作门声振方法，包括工作门，在工作门下游设有胸墙，胸墙的下游侧连接有通气横管，胸墙相对于通气横管另一侧设有凹槽形负压区，负压区与通气横管由设在胸墙上的通气支孔连接贯通；通气横管上连接有通气主管与外界大气相通；工作门开启时，空气分别通过主通气管、通气横管和通气支孔被自然吸入，实现胸墙自然通气；掺气水流经过窄缝后，顺着工作门面板和廊道水流掺混后，抑制充水廊道声振。本发明施工简单，工程量小，维护方便，能有效解决充水廊道声振问题。本发明已经过试验和工程验证，而且结构简单，改造工作量小，易于施工，提高了工程安全性，具有广阔的应用前景。
文档编号E02B9/06GK102392435SQ201110237218
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者严秀俊, 凌国增, 胡亚安, 郑楚佩 申请人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院