一种新型泵站水泵梁防涡装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种新型栗站水栗梁防涡装置及方法，属于水利工程、市政工程技术 领域。
【背景技术】
[0002] 栗站进水池流态的好坏直接关系机组运行的状态，进水池流态紊乱将显著降低水 栗的能量性能和汽蚀性能，而且还可能导致水栗机组产生振动。在具体工程设计中，为便于 安装和检修设备，经常会在进水池中增加部分构筑物。常见的构筑物形式有:水栗梁、检修 平台以及胸墙等。这些构筑物设置后，会对进水池流态及水栗喇叭口出口水力性能产生影 响。研究表明，进水池内增加普通矩形断面水栗梁后，除对进水池流态及水栗喇叭口出口水 力性能产生影响外，同时导致局部出现横轴漩涡，甚至形成涡带，严重影响到栗站安全经济 运行。
[0003] 为改善进水池流态，目前已有专利涉及相关措施：授权实用新型专利 CN200720033538提出合适的进水池几何参数，并对吸水喇叭口的后壁距和悬空高两个重要 控制参数进行优化，能有效的防止涡带的产生，且水力损失小。但是该专利没有涉及到在进 水池中设置构筑物。授权实用新型专利CN201520134027X在封闭式进水池设置一种新型ω 后壁能有效解决封闭式进水池后壁出现死水区问题，并且能够有效改善进水池后壁附近不 良流态，但是不能改善水栗梁周围不良流态。授权实用新型专利CN201520191918在进水池 中设置左右后壁隔墙，使左右两侧水流沿着隔墙进入喇叭口，提升喇叭口入口的流速均匀 度，但是这种措施仅针对由进水池后壁距引起的不良流态，并不能消除水栗梁周围的漩涡。 现有专利提出许多工程措施改善进水前池的流态以改善进水池的进水条件。但栗站进水池 水栗梁周围流态紊乱，产生漩涡甚至诱发涡带是尚未得到很好解决。
【发明内容】
[0004] 本发明针对上述技术的不足，提出一种能有效改善进水池内传统矩形水栗梁周围 不良流态、且不诱发新回流区或漩涡的新型栗站水栗梁防涡装置及方法。
[0005] 本发明的目的是这样实现的，一种新型栗站水栗梁防涡装置，包括设置在进水池 内的水栗梁，其特征是，所述水栗梁由前水栗梁、后水栗梁组成，前水栗梁、后水栗梁分别置 于进水池中出水弯管的两侧，且前水栗梁面向进水池的进水侧;所述前水栗梁迎水面为双 半圆弧连接的流线型断面，前水栗梁迎水侧为流线型，无矩形菱角;所述后水栗梁的断面为 半圆弧形，后水栗梁靠近进水池后壁的侧面为弧线型。
[0006] 前水栗梁迎水侧流线为相切弧线，圆弧半径为，
[0007] Rl = (0.5 ~0.7)L1，
[0008] 前水栗梁下平面预留宽度为，
[0010]前水栗梁侧面预留宽度为，
[0012]其中，Ll为前水栗梁宽，L2为前水栗梁高。
[0013]所述后水栗梁具体的参数为：
[0014]后水栗梁的弧线圆弧半径为，
[0015] R2(R2 = (1 ~1.1)L，
[0016]后水栗梁侧面预留宽度为，
[0018]后水栗梁下平面预留宽度为，
[0020]其中，Ll为后水栗梁宽，L2为后水栗梁高。
[0021 ] -种新型栗站水栗梁防涡方法，其特征是，包括设置在进水池内的水栗梁，所述水 栗梁由前水栗梁、后水栗梁组成，前水栗梁、后水栗梁分别置于进水池中出水弯管的两侧， 且前水栗梁面向进水池的进水侧;所述前水栗梁迎水面为双半圆弧连接的流线型断面，前 水栗梁迎水侧为流线型，无矩形菱角;所述后水栗梁的断面为半圆弧形，后水栗梁靠近进水 池后壁的侧面为弧线型;水流从进水池的进水侧进入，流经水栗梁的前水栗梁时，前水栗梁 为双半圆弧连接的流线型断面，且迎水侧为流线型，无矩形菱角，起到平顺水流作用，有效 消除漩涡，上层水流从出水弯管两侧绕过进入进水池后壁区，进水池后壁区的后水栗梁断 面为半圆弧形，后侧向下水流能够平顺进入水栗，从而消除进水池后壁区的漩涡和流态紊 乱问题。
[0022] 前水栗梁迎水侧流线为相切弧线，圆弧半径为，
[0023] Rl = (0.5 ~(h7)Ll，
[0024]前水栗梁下平面预留宽度为，
[0026]前水栗梁侧面预留宽度为，
[0028]其中，Ll为前水栗梁宽，L2为前水栗梁高。
[0029]所述后水栗梁具体的参数为：
[0030]后水栗梁的弧线圆弧半径为，
[0031] R2(R2 = (1 ~1.1)L，
[0032]后水栗梁侧面预留宽度为，
[0034]后水栗梁下平面预留宽度为，
[0036]其中，LI为后水栗梁宽，L2为后水栗梁高。
[0037]本发明结构合理简单、生产制造容易、使用方便，设置新型水栗梁目的是为解决进 水池内构筑物周围出现流态紊乱及横轴漩涡等问题。出水弯管前水栗梁的迎水面为双半圆 弧连接的流线型断面，出水弯管后水栗梁后侧面为半圆弧形断面。
[0038] 技术原理：
[0039] 根据对栗站进水池内流态分析，如图1所示，设置普通矩形水栗梁的进水池内水流 从进水方向进入，水流流经矩形水栗梁后，水流受到阻隔，流态紊乱，进水池中部水流易形 成漩涡，然后被吸入水栗中，下部水流受水栗梁挤压，从水栗梁下方被吸入水栗中。上层水 流从出水弯管两侧绕过进入后壁区，水流在后壁区向下流动进入喇叭口时，受到出水弯管 后方水栗梁阻隔，易形成漩涡。
[0040] 如图2、3、4所示，通过设置新型水栗梁，水流从进水侧进入，流经水栗梁时，由于水 栗梁的前水栗梁迎水面为双半圆弧连接的流线型断面，无矩形菱角，因此能够起到平顺水 流作用，可有效消除漩涡。上层水流从出水弯管两侧绕过进入后壁区，后壁区后水栗梁断面 为半圆弧形，后侧向下水流能够平顺进入水栗，消除后壁区的漩涡和流态紊乱问题。
[0041 ] 有益效果：
[0042]众所周知，栗站进水池流态的好坏直接关系机组运行的状态，进水池流态紊乱将 显著降低水栗的能量性能和汽蚀性能，而且还可能导致水栗机组产生振动。在具体工程设 计中，有时会在进水池中增加部分构筑物，以便于安装和检修设备。这些构筑物设置后，会 对进水池流态及水栗喇叭口出口（即叶轮室进口）水力性能产生影响。加设断面为矩形的普 通水栗梁后，除水栗梁周围会出现漩涡外，水栗梁周围流态也很紊乱。
[0043] 通过在进水池设置新型水栗梁可显著改善进水池流态。新型水栗梁会有效改善进 水池内流态，