一种水力自控单向逆止翻板机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种水力自控单向逆止翻板机构。为简单方便地实现水电站调压室单向逆止阻抗孔水流单向逆止，加速衰减水压波动的目的。所述水力自控单向逆止翻板机构包括设置在调压室盖板上的埋件、支铰座、翻板结构、缓冲装置等结构。埋件用于支铰座与混凝土制调压室盖板的固定，支铰座与翻板结构铰接，并固定在单向逆止阻抗孔的一侧；翻板结构利用杠杆原理，在阻抗孔一侧设翻板，另一端设平衡装置，利用调压室向上或向下水流水压变化引起的水压差实现机构的翻转，使翻板与调压室盖板贴合或分离而实现单向逆止阻抗孔的关闭或打开。本实用新型利用水力自动控制单向逆止阻抗孔的打开或关闭，结构简单、安全可靠。
【专利说明】一种水力自控单向逆止翻板机构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种水力自控单向逆止翻板机构，属于水电站调压室水位波动消能领域。
【背景技术】
[0002]在我国具有低水头、大流量、长输水系统特点的水电站中，按照DL/T5058-1996《水电站调压室设计规范》中推荐的托马公式计算，调压室稳定断面面积非常大。修建如此大面积的调压室，不仅工程量大，施工困难，而且对调压室至厂房段的边坡稳定不利，需要较大的防护加固工程量。由于此类水电站正常运行时可能发生较小的突然性负荷变化，水轮机引用流量的改变将引起调压室水位的波动，如果调压室过小，则对水压波动难以尽快衰减至稳定状态，还会增大蜗壳最大压力和机组最大转速上升率，不利于机组调度运行。因此行业中又提出在小面积调压室上设置单向逆止阻抗孔，以实现阻抗模式加速衰减水压波动的目的，然而，要实现流经阻抗孔的水流单向逆止的关键在于寻找到一种依靠水压差变化自动、灵活、可靠的开关机构，水力自动控制翻板机构正是在这种背景下设计完成的。
[0003]要实现单向逆止功能，则需要在机组水流向调压室上部涌时阻抗孔保持打开状态，而在水流向下时保证阻抗孔自动关闭。因此实际能实现这种功能的机构很多，可以是机械式、电动式、液压式或百叶式结构，但由于这种机构的运行环境是长期处于水中，检修和更换都非常困难，因此电动或液压式很难保证其安全、可靠稳定运行，而且结构复杂，布置起来很困难，百叶式在高水头作用下强度上很难保证。
实用新型内容
[0004]为解决水电站调压室单向逆止采用电动或液压式机构很难保证其安全、可靠稳定运行，且结构复杂等问题，本实用新型提供了一种水力自控单向逆止翻板机构，该翻板机构采用机械式杠杆结构，利用水力自动控制，结构简单实用，可以自动、灵活、可靠地实现水流的单向逆止。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]一种水力自控单向逆止翻板机构，其结构特点是，水力自控单向逆止翻板机构，其特征在于，包括设置在调压室盖板上的支铰座，该支铰座位于单向逆止阻抗孔的一侧；所述支铰座与一杠杆铰接，该杠杆的一端装有翻板，另一端具有平衡装置；所述杠杆相对支铰座转动过程中使翻板与调压室盖板贴合或分离而实现单向逆止阻抗孔的关闭或打开。
[0007]由此，支铰座与翻板铰接，并固定在单向逆止阻抗孔的一侧；翻板结构利用杠杆原理，在阻抗孔一侧设翻板，另一端设平衡装置，利用调压室向上和向下水流水压变化引起的水压差实现机构的翻转，使翻板与调压室盖板贴合或分离而实现单向逆止阻抗孔的关闭或打开。
[0008]以下为本实用新型的进一步改进的技术方案:
[0009]为了提高连接的可靠性，所述调压室盖板内设有埋件，所述支铰座与所述埋件固定相连。
[0010]为了对翻板起缓冲保护作用，所述单向逆止阻抗孔上下游侧固定有缓冲垫，该缓冲垫在翻板与调压室盖板贴合时位于翻板与调压室盖板之间。
[0011]作为一种具体的固定形式，所述缓冲垫通过压板固定在调压室盖板上；所述压板与埋件固定相连。
[0012]为了防止缓冲垫损坏后进入机组内和减缓翻板机构往复摆动对调压室盖板的冲击，作为另一种缓冲垫的结构形式，所述支铰座内设有缓冲垫，该缓冲垫位于杠杆下方，由此，杠杆摆动过程中，缓冲垫可以对杠杆起到缓冲和限位作用，减缓冲击。
[0013]所述支铰座的缓冲垫的最大压缩量为2mnT5mm。
[0014]所述缓冲垫为缓冲橡皮。
[0015]为了调节使翻板机构动作所需的水压差大小，所述平衡装置为设置在杠杆另一端的平衡重锤。
[0016]本实用新型的技术原理是:根据水电站调压室盖板单向逆止孔面积大小设计相应翻板机构，翻板机构布置在单向逆止孔上，依靠翻板结构的开关控制单向逆止孔的打开和关闭，当机组甩负荷时，来自机组方向引水隧洞水流涌向调压井上部，形成向上的水压，利用水压使翻板结构打开；当水流回落时，上部回水形成向下的水压，翻板结构关闭并阻碍水流流动，从而达到水压波动衰减。平衡重锤主要调节使翻板机构动作所需的水压差大小，支铰座用于翻板结构和平衡重锤翻转时的支撑。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型利用水力自动控制单向逆止阻抗孔的打开或关闭，结构简单、安全可靠。
[0018]以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型一个实施例的结构原理图(翻板关闭状态);
[0020]图2是图1中翻板开启的状态示意图；
[0021]图3是图1的俯视图。
[0022]图4是本实用新型整体位于调压室内的布置图；
[0023]图5是本实用新型一个实施例的结构原理图(翻板关闭状态);
[0024]图6是图5中翻板开启的状态示意图。
[0025]在图中
[0026]1-平衡重锤； 2-支铰座； 3-翻板；4-埋件； 5，12-缓冲垫；6-压板；7-杠杆；8-调压室盖板；9-单向逆止阻抗孔；10-自由孔；11-翻板机构。
【具体实施方式】
[0027]应用实例
[0028]中国西南某水电站，装机容量2 X 50丽，多年平均年发电量4.025亿kW*h。电站引水系统由进水口、有压引水隧洞、调压室及压力管道等组成。进水口布置于江左岸，采用“正向泄洪排沙，侧向取水”的布置型式，设置4孔拦污栅和I孔事故检修闸门。调压室以前压力引水道长6901m，平均纵坡i=3.318%。，引水道断面为圆形，内径9.5m,设计引用流量247.0m3/s，全线采用钢筋混凝土衬砌。
[0029]调压室采用水室式，引水隧洞与调压室上室间采用圆形竖井连接，调压室上室底部高程845.50m，按DL/T5058-1996《水电站调压室设计规范》中推荐的托马公式计算，调压室稳定断面面积为1554m2 (直径44.5m圆断面面积)。为了保证调压室至厂房处的边坡安全、节约工程投资、降低施工难度，根据调压室设置位置处的地形地质条件，调压室采用仅设置上室的水室式方案，引水隧洞与调压室上室间采用竖井连接，竖井直径20.0m。
[0030]电站于2013年12月28日开始两台机组投入运行以来，发现运行过程中存在如下问题:机组带负荷运行时蜗壳水压波动较大，负荷调整时特别明显，蜗壳水压波形时有出现逐渐增大并产生水压震荡现象，蜗壳水压振幅最大达到0.20MPa左右，周期6 min?8min，并有导叶全关后水压仍继续震荡较长时间，甚至达5小时以上的现象；导叶切至手动状态，固定导叶开度不变的情况下，水压及负荷波动会逐渐衰减至稳定状态。
[0031]通过对存在问题进行分析，认为本电站具有低水头、大流量、长输水系统特点，水电站正常运行时可能发生较小的突然性负荷变化，水轮机引用流量的改变将引起调压室水位的波动，利用现有调压室对水压波动难以尽快衰减至稳定状态，不利于机组调度运行。
[0032]为了使调压室水位波动快速的衰减，在设置阻抗孔的同时，还必须将调压室面积扩大的非常大，这样会增加大量的工程投资。为此考虑一种加快水位波动衰减的新型阻抗孔:单向逆止阻抗孔，即将阻抗孔设置成多个小的阻抗孔，其中的一个是双向过水，另一些孔是单向逆止的(即水流只能流入不能流出)。在单向逆止孔上布置水力自控的翻板机构，依靠翻板结构的开关控制单向逆止孔的打开和关闭。
[0033]如图1所示，所述水力自控单向逆止翻板机构包括设置在调压室盖板8上的支铰座2，该支铰座2位于单向逆止阻抗孔9的一侧，所述埋件4用于支铰座2与混凝土制调压室盖板8的固定，支铰座2与翻板结构铰接，并固定在单向逆止阻抗孔的一侧；翻板结构利用杠杆原理，在阻抗孔9 一侧设翻板3，另一端设平衡装置I，利用调压室向上和向下水流水压变化引起的水压差实现机构的翻转，使翻板3与调压室盖板8贴合或分离而实现单向逆止阻抗孔9的关闭或打开。由此，如图2所示，当机组甩负荷时，来自机组方向引水隧洞水流涌向调压井上部，形成向上的水压，在水压作用下翻板结构打开；当水流回落时，上部回水形成向下的水压，在水压作用下翻板结构关闭并阻碍水流流动，从而达到水压波动衰减。
[0034]通过水工模型试验验证，翻板机构在上下水压变化下能自动、灵活、可靠翻转，实现对水流的单向逆止消能。解决了由于调压井面积过小消能缓慢而危机机组安全运行问题，保障了电站安全稳定运行。
[0035]当然，支铰座2内也设有缓冲垫12，该缓冲垫12位于杠杆7下方，在杠杆摆动过程中，缓冲垫可以起到缓冲作用，避免重锤I和翻板3对调压室盖板8进行刚性冲击，最好地，缓冲垫12设置后，其被杠杆7压缩的最大压缩量为4_为宜。缓冲垫12设置在支铰座2内，同时也避免了损坏后的缓冲垫以及用于固定缓冲垫的零件通过流道进入机组，影响机组运行安全。
[0036]上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
【权利要求】
1.一种水力自控单向逆止翻板机构，其特征在于，包括设置在调压室盖板(8)上的支铰座(2)，该支铰座(2)位于单向逆止阻抗孔(9)的一侧；所述支铰座(2)与一杠杆(7)铰接，该杠杆(7)的一端装有翻板(3)，另一端具有平衡装置；所述杠杆(7)相对支铰座(2)转动过程中使翻板(3)与调压室盖板(8)贴合或分离而实现单向逆止阻抗孔(9)的关闭或打开。
2.根据权利要求1所述的水力自控单向逆止翻板机构，其特征在于，所述调压室盖板(8)内设有埋件(4)，所述支铰座(2)与所述埋件(4)固定相连。
3.根据权利要求2所述的水力自控单向逆止翻板机构，其特征在于，所述单向逆止阻抗孔(9)上下游侧设有缓冲垫(5)，该缓冲垫(5)在翻板(3)与调压室盖板(8)贴合时位于翻板(3)与调压室盖板(8)之间。
4.根据权利要求3所述的水力自控单向逆止翻板机构，其特征在于，所述缓冲垫(5)通过压板(6)固定在调压室盖板(8)上；所述压板(6)与埋件(4)固定相连。
5.根据权利要求1所述的水力自控单向逆止翻板机构，其特征在于，所述支铰座(2)内设有缓冲垫(12 )，该缓冲垫(12 )位于杠杆(7 )下方。
6.根据权利要求5所述的水力自控单向逆止翻板机构，其特征在于，所述支铰座(2)的缓冲垫(12)的最大压缩量为2mnT5mm。
7.根据权利要求3或4所述的水力自控单向逆止翻板机构，其特征在于，所述缓冲垫(5)为缓冲橡皮。
8.根据权利要求1飞之一所述的水力自控单向逆止翻板机构，其特征在于，所述平衡装置为设置在杠杆(7)另一端的平衡重锤(I )。
【文档编号】E02B8/06GK203960825SQ201420388865
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】廖玉海, 许勇刚 申请人:中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司