一种大型前置式贯流泵站出水流道中隔墩的制作方法

本实用新型属于水利工程泵站技术领域，具体涉及一种大型前置式贯流泵站出水流道中隔墩，用于前置式贯流泵站出水流道中隔墩的设计，以消除出水流道内旋涡、减小流道水头损失和使流道内水流流态分布均匀。

背景技术：

大型前置式贯流泵站具有水力性能优异和厂房高度低等优点，在低扬程泵站尤其是特低扬程泵站中的应用很多。大型前置式贯流泵站在出水流道出口处需设置工作闸门和事故闸门，以便在水泵机组停机时快速关闭闸门截断水流，防止泵机组倒转飞逸。为防止大型前置式贯流泵站启动时电动机超功率，通常在工作闸门上开设几扇小拍门，以便在水泵启动时水流冲开小拍门以降低电动机启动功率。大型前置式贯流泵站出水流道出口宽度大，为减小出水流道出口的闸门宽度和满足出水流道结构稳定方面的要求，通常在出水流道内设置中隔墩，将原宽度大的闸门分成两块宽度小的闸门以便于闸门的快速关闭和开启。中隔墩的设置将出水流道出口处的过流通道分为两孔，顺水流方向看，一个为左孔，另一个为右孔。出水流道中隔墩为顺水流方向垂直布置，中隔墩长度根据满足闸门布置和结构的要求确定，中隔墩厚度方向与出水流道宽度方向相同，中隔墩头部和尾部均为半圆形、中间为矩形。

在水泵运行过程中，水泵导叶体出口水流存在速度环量，水流以螺旋状进入出水流道，当旋转的水流遇到中隔墩的竖直半圆头部时，在出水流道出口的左孔上部和右孔下部靠近中隔墩处存在旋涡区。该旋涡的存在会导致水泵启动时工作闸门上的拍门运行不稳，且大大增加了出水流道水头损失、降低流道效率，影响水泵装置的稳定和高效运行。

技术实现要素：

本实用新型就是针对现有技术的缺陷，提供了一种大型前置式贯流泵站出水流道中隔墩，用以保证所设计的大型前置式贯流泵站出水流道内水流流动平顺无旋涡，保证泵站的安全、稳定和高效运行。

为实现本实用新型的第一个目的，采用如下技术方案：

一种大型前置式贯流泵站出水流道中隔墩，其特征是，将大型前置式贯流泵站出水流道沿顺水流方向由进口至出口依次分为进口圆台段、中间扩散过渡段和出口闸门段，在出水流道内设置中隔墩；

所述中隔墩的纵向中心线与出水流道纵向中心线重合，中隔墩的厚度方向与出水流道宽度方向相同，中隔墩的长度由出口闸门段长度和出水流道结构稳定的要求共同确定；

所述中隔墩顺水流方向依次分为前部、中部和尾部，前部位于出水流道中间扩散过渡段内，中部和尾部位于出水流道出口闸门段内；所述前部包括扭曲段和渐变段，渐变段的进口与扭曲段出口衔接，渐变段的出口与中部进口衔接，中部的出口与尾部进口衔接。

优选的，所述出水流道中隔墩扭曲段的顶端为“s”形，扭曲段的出口为矩形面；所述扭曲段的形状为“s”形扭曲面体。

优选的，所述出水流道中隔墩渐变段为扩散段，其断面由进口方向至出口方向逐渐增大，所述渐变段的扩散角小于或等于出水流道平面扩散角。渐变段的进口与扭曲段出口衔接、渐变段的出口与中部进口衔接，以使水流作平缓扩散流动。

优选的，所述中隔墩中部的断面呈等宽的矩形。所述中隔墩中部，在靠近进口处的两侧分别设有门槽，以与工作闸门配合，在靠近出口处的两侧分别设有门槽，以与事故闸门配合。

优选的，所述中隔墩中部的厚度bgz根据安装闸门所需的门槽深度bmc和槽颈厚度bcj确定，bgz＝2bmc+bcj；所述中隔墩中部的长度lgz由工作闸门门槽和事故闸门门槽中心线之间的距离lmm、闸门门槽宽度hmc确定，lgz＝lmm+hmc+0.5+0.5，单位为m；

优选的，所述中隔墩的尾部为流线型，以消除采用半圆形隔墩尾部产生的低速区。

优选的，所述中隔墩扭曲段的形状复杂在工厂采用钢材制作，渐变段、中部和尾部的形状简单在现场采用混凝土浇筑；将制作成形的中隔墩扭曲段运送至现场定位安装，并将扭曲段与渐变段进口所扎钢筋焊接，最后进行混凝土浇筑，形成完整的中隔墩。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，针对现有中隔墩的缺陷，本实用新型提出了前置式贯流泵站出水流道中隔墩，所设计的中隔墩能够有效调整出水流道水流流态、消除旋涡，保证泵站稳定运行。

第二，采用本实用新型设计的中隔墩可以减小出水流道水头损失，提高泵装置效率，降低泵站运行能耗，节约运行费用。

附图说明

图1(a)是本实用新型的前置式贯流泵站出水流道三维形体示意图；

图1(b)是本实用新型的中隔墩三维形体示意图；

图2是本实用新型中隔墩前部三维形体示意图；

图3是本实用新型中隔墩中部平面示意图；

图4是本实用新型隔墩渐变段尺寸示意图；

图5采用常规中隔墩出水流道流场图；

图6采用本实用新型中隔墩的出水流道流场图；

图中：1进口圆台段，2中间扩散过渡段，3出口闸门段，4中隔墩，5前部，51扭曲段，52渐变段，6中部，7尾部，8门槽，81工作闸门门槽中心线，82事故闸门门槽中心线，9槽颈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。

一种大型前置式贯流泵站出水流道中隔墩，其特征是：

1.将大型前置式贯流泵站出水流道沿顺水流方向由进口至出口依次分为进口圆台段1、中间扩散过渡段2和出口闸门段3，在出水流道内设置中隔墩4，如图1(a)所示；

2.所述中隔墩4的纵向中心线与出水流道纵向中心线重合，中隔墩4的厚度方向与出水流道宽度方向相同，中隔墩4的长度由出口闸门段3的长度和出水流道结构稳定的要求共同确定；

3.所述中隔墩4顺水流方向依次分为前部5、中部6和尾部7，如图1(b)所示；前部5位于出水流道扩散过渡段2内，中部6和尾部7位于出水流道出口闸门段3内；所述前部5包括扭曲段51和渐变段52，如图2所示；

4.所述出水流道中隔墩4扭曲段51的顶端为“s”形，扭曲段51的出口为矩形面；所述扭曲段51的形状为“s”形扭曲面体；

5.所述出水流道中隔墩4渐变段52断面逐渐增大，渐变段52的进口与扭曲段51的出口衔接、渐变段52的出口与中部6的进口衔接，以使水流作平缓扩散流动；

6.如图3所示，所述中隔墩4中部6的厚度bgz根据安装闸门所需的门槽8的深度bmc和槽颈9的厚度bcj确定，bgz＝2bmc+bcj；所述中隔墩中部6的长度lgz由工作闸门门槽中心线81和事故闸门门槽中心线82之间的距离lmm、闸门门槽8的宽度hmc确定，lgz＝lmm+hmc+0.5+0.5，单位m；

7.所述中隔墩4尾部7为流线型，以消除采用半圆形隔墩尾部产生的低速区；

8.所述中隔墩4扭曲段51的形状复杂在工厂采用钢材制作，渐变段52、中部6和尾部7的形状简单在现场采用混凝土浇筑；将制作成形的中隔墩4扭曲段51运送至现场定位安装，并将扭曲段51与渐变段52进口所扎钢筋焊接，最后进行混凝土浇筑，形成完整的中隔墩。

实施例

某大型低扬程泵站设计扬程3m，单泵设计流量33.4m³/s，拟采用前置竖井式贯流泵站。该泵站出水流道长度为26.5m，其中进口圆台段1的长度2m、中间扩散过渡段2的长度15.8m、出口闸门段3的长度8.7m；中间扩散过渡段2的平面扩散角θcp为18°；工作闸门门槽中心线81和事故闸门门槽中心线82之间的距离为4.5m，门槽8的宽度为1m，门槽8的深度bmc为0.5m，门槽槽颈9的厚度bcj为0.4m；出水流道出口断面宽度为8.75m、高度为4.24m。根据出水流道设计需要，拟采用本实用新型方案对出水流道的中隔墩进行设计。

采用本实用新型提供的方案对该泵站出水流道中隔墩设计的步骤如下：

1.所述前置竖井式贯流泵站出水流道三维形体示于图1(a)，沿顺水流方向由进口至出口依次分为进口圆台段1、中间扩散过渡段2和出口闸门段3，在出水流道内设置中隔墩4；

2.所述中隔墩4的长度lg由出口闸门段3的长度lcz＝8.7m和出水流道结构稳定要求的长度lw＝7.6m共同确定，中隔墩4的长度lg＝lcz+lw＝8.7+7.6＝14.3m；

3.将所述中隔墩4顺水流方向依次分为前部5、中部6和尾部7，如图1(b)所示；前部5位于出水流道中间扩散过渡段2内，中部6和尾部7位于出水流道出口闸门段3内，如图1(a)所示；所述前部5包括扭曲段51和渐变段52，如图2所示；

4.所述中隔墩4中部6的厚度bgz根据安装闸门所需的门槽8的深度bmc＝0.5和槽颈9的厚度bcj＝0.4m确定，bgz＝2bmc+bcj＝1.4m；所述中隔墩4中部6的长度lgz由工作闸门门槽中心线81和事故闸门门槽中心线82之间的距离lmm＝4.5m、门槽8的宽度hmc＝1m确定，中部6的长度lgz＝lmm+hmc+0.5+0.5＝6.5m，如图3所示；

5.所述中隔墩4的尾部7为流线型，以防止中隔墩尾部7后产生卡门涡而增加出水流道水头损失；

6.如图4所示，中隔墩4渐变段52为扩散段，渐变段52的出口与中部6的进口连接、渐变段52的进口与扭曲段51的出口连接；取渐变段52的扩散角θgj＝6°，小于平面扩散角θcp＝18°，中隔墩4前部5的总长度为7.6m，取渐变段52的长度lgj＝5.1m，渐变段52进口断面厚度为0.846m，满足混凝土浇筑的需要；

7.根据出水流道中隔墩4扭曲段51位置的水流流速分布情况，设计中隔墩4扭曲段51的三维形体，以调整旋转水流流动方向；所述中隔墩4扭曲段51的顶端为“s”形，扭曲段51的出口为矩形面，与渐变段52的进口连接；所述扭曲段51的长度lgt＝lw-lgj＝2.5m；所述扭曲段51的三维形体为“s”形扭曲面体，如图2所示；

8.将设计完成的中隔墩4应用于该站出水流道，所述中隔墩4扭曲段51在工厂采用钢材制作，渐变段52、中部6和尾部7在现场采用混凝土浇筑；将制作成形的中隔墩4扭曲段51运送至现场定位安装，并将扭曲段51与渐变段52进口所扎钢筋焊接，最后进行混凝土浇筑，形成完整的中隔墩4；

9.采用常规中隔墩的出水流道三维流场示于图5，流道内存在明显的旋涡区；采用本实用新型中隔墩的出水流道流场示于图6，消除了流道内的旋涡，水流运动平顺均匀，流态好。