一种泵站进水流场组合式控涡设施的制作方法
【专利摘要】本发明涉及泵站工程领域，具体涉及一种泵站进水流场组合式控涡设施，包括水池和多个吸水喇叭管，水池自前端向后端在其底板上依次竖直设立多个主导流墙、多个副导流墙和多个隔墙，各个吸水喇叭管均设置于水池的后端，且均连通有一个水泵机组，多个主导流墙、多个副导流墙和多个隔墙的前端均朝向水池的前端，后端均朝向水池的后端；水流依次流经多个主导流墙、多个副导流墙和多个隔墙，然后进入多个吸水喇叭管。主导流墙的数目为两个，且呈八字型排列，副导流墙的数目为三个，且呈川字型排列，多个隔墙均与多个吸水喇叭管间隔设置。该设施能够有效消除大型泵站的回流和漩涡，调整进水流场的流态，提高入泵水流的均匀性和泵站运行的稳定性。
【专利说明】
一种泵站进水流场组合式控涡设施
技术领域
[0001 ]本发明属于栗站工程领域，尤其涉及栗站进水流场组合式控涡设施。
【背景技术】
[0002]栗站工程是运用栗机组及过水建筑物传递和转换能量、实现水体输送以兴利避害的水利工程。前池和进水池是栗站过水建筑物的重要组成部分，目的是为水栗吸水创造良好的水力条件。但在实际栗站中，往往会由于多种因素的影响，使得栗站前池、进水池中的流态恶劣，存在影响水栗吸水的大尺度回流和漩涡，导致水栗的运行产生严重的不良后果，如引起水栗效率降低，水栗汽蚀发生，加剧水栗振动和噪声，甚至使得水栗不能正常工作。
[0003]对于前池、进水池不良流态的控制，目前主要采用单一型式的导流墩。对于空间尺度大的栗站，在前池和进水池中多存在大尺度的回流区和空间漩涡，此时单一型式的导流墩已经不能起到良好的整流效果，特别是导流墩尾部存在类似于圆柱绕流的涡街，造成水栗吸入喇叭口流态紊乱，难以有效地改善前池、进水池中的不良流态。
[0004]有鉴于上述的缺陷，本发明人积极加以研究创新，以期创设一种新型的栗站进水流场组合式控涡设施，使其更具有产业上的利用价值。
【发明内容】
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本发明要解决的技术问题是提供了一种栗站进水流场组合式控涡设施，该设施能够有效消除大型栗站的回流和漩涡，调整进水流场的流态，提高入栗水流的均匀性和栗站运行的稳定性。
[0007](二)技术方案
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种栗站进水流场组合式控涡设施，其包括水池、和多个吸水喇叭管，所述水池自前端向后端在其底板上依次竖直设立多个主导流墙、多个副导流墙和多个隔墙，各个所述吸水喇叭管均设置于所述水池的后端，且均连通有一个水栗机组，多个所述主导流墙、多个所述副导流墙和多个所述隔墙的前端均朝向所述水池的前端，后端均朝向所述水池的后端;水流依次流经多个所述主导流墙、多个所述副导流墙和多个所述隔墙，然后进入多个所述吸水喇叭管。
[0009]优选的，所述主导流墙的数目为两个，且呈八字型排列，所述副导流墙的数目为三个，且呈川字型排列，多个所述隔墙均与多个所述吸水喇叭管间隔设置，多个所述隔墙的后端均与所述水池的后端相连接。
[0010]优选的，所述水池自前端向后端依次包括梯形前池和矩形后池，所述前池和后池直接贯通，两个所述主导流墙和三个所述副导流墙均位于所述前池内。
[0011 ]优选的，在所述控涡设施的横截面上，所有所述吸水喇叭管的连线成一直线，且，所述前池前端面四等分点中位于左侧的四等分点与所有吸水喇叭管的连线的四等分点中位于左侧的四等分点之间的连线，可依次贯穿左侧所述主导流墙的前端和后端;所述前池前端面四等分点中位于右侧的四等分点与所有吸水喇叭管的连线的四等分点中位于右侧的四等分点之间的连线，可依次贯穿右侧所述主导流墙的前端和后端。
[0012]优选的，各个所述主导流墙的前端距所述前池前端面的水平距离均相同，各个所述主导流墙的后端距所述前池前端面的水平距离均相同，各个所述主导流墙的长度均相同，各个所述主导流墙后端的高度均大于其前端的高度。
[0013]优选的，在所述控涡设施的横截面上，左侧两个所述隔墙前端中心点连线的三等分点中位于左侧的三等分点与左侧所述主导流墙的后端中心点的连线，可依次贯穿左侧所述副导流墙的前端和后端;右侧两个所述隔墙前端中心点连线的三等分点中位于右侧的三等分点与右侧所述主导流墙的后端中心点的连线，可依次贯穿右侧所述副导流墙的前端和后端;所述水池的前端面中心点与后端面中心点的连线，可依次贯穿中间所述副导流墙的BU端和后端。
[0014]优选的，左侧所述副导流墙前端距左侧所述主导流墙后端的水平距离、右侧所述副导流墙前端距右侧所述主导流墙后端的水平距离，以及中间所述副导流墙距左右两侧所述主导流墙后端连线的水平距离均相同，各个所述副导流墙后端的高度均大于其前端的高度，且各个所述副导流墙后端的高度均小于各个所述主导流墙的高度，各个所述副导流墙的长度均小于各个所述主导流墙的长度。
[0015]优选的，多个所述主导流墙和多个所述副导流墙均为钢筋混凝土结构，且其前后两端均为半圆柱体。
[0016]优选的，当所述吸水喇叭管的个数少于四个时，去除所有的所述副导流墙，且将各个所述主导流墙分别向后延伸，使各个所述主导流墙的后端均相应地与一个所述隔墙的前端相连；同时，为了使各个主导流墙与相应的隔墙光滑连接，前池前端面四等分点中位于左侧的四等分点与位于左侧的隔墙前端的中心的连线，可依次贯穿左侧主导流墙的前端和后端;前池前端面四等分点位于右侧的四等分点与位于右侧的隔墙前端的中心的连线，可依次贯穿于右侧主导流墙的前端和后端。当所述吸水喇叭管的个数多于五个时，在所述水池内设置墙体，所述墙体将水池的前端与后端相连接，使所述水池被分隔成多个单厢，每个所述单厢内均包括三、四或五个所述吸水喇叭管。
[0017](三)有益效果
[0018]本发明的上述技术方案具有以下有益效果:
[0019]1、本发明的栗站进水流场组合式控涡设施，通过在水池的上游至下游依次设置了主导流墙和副导流墙，所述主导流墙可对水流进行第一次整流，对中心水束进行分流和导向，可打散大尺度的回流和旋涡，调整流动均匀性;所述副导流墙可对流经的水流进行第二次整流，消除主导流墙下游出现的小尺度涡旋团或交替变化的涡街，同时消除前池和后池底部交界区域的横向流动。
[0020]2、与现有技术相比，本发明的栗站进水流场组合式控涡设施既充分利用了主导流墙因势利导和平顺水流的优点，又增加了用以消除主导流墙尾部瞬态涡街的副导流墙，可有效改善栗站进水流场不良流态，特别是消除了随流动而不断摆动的涡街，进而调整进水流场的流态，提高入栗水流的均匀性和栗站运行的稳定性。
【附图说明】
[0021 ]图1为本发明实施例1所述的控涡设施俯视图；
[0022]图2为图1的左视图；
[0023]图3为本发明实施例1所述的控涡设施流场状态图；
[0024]图4为本发明实施例1所述的控涡设施去除主导流墙和副导流墙之后的流场状态图；
[0025]图5为本发明所述的控涡设施在不同数量水栗机组情况下，水栗出口和栗壳顶部的压力脉动现场测试结果图；
[0026]图6为本发明所述的控涡设施去除主导流墙和副导流墙之后，在不同数量水栗机组情况下，水栗出口和栗壳顶部的压力脉动现场测试结果图；
[0027]图7为本发明实施例2所述的控涡设施俯视图；
[0028]图8位图7的左视图。
[0029]其中:
[0030]1、前池;2、后池;3、主导流墙;4、副导流墙;5、隔墙;6、吸水喇叭管；
[0031 ]L、前池的前端面和后端面之间水平距离；
[0032]L1、主导流墙的前端距前池前端面的水平距离；
[0033]L2、主导流墙的后端距前池前端面的水平距离；
[0034]L3、主导流墙的长度；
[0035]L4、左右两侧主导流墙后端连线与前池后端面之间水平距离；
[0036]L5、右侧副导流墙前端距右侧主导流墙后端的水平距离；
[0037]L6、副导流墙的的长度；
[0038]BO、右侧两个隔墙前端中心点连线；
[0039]Hl、主导流墙后端的高度；
[0040]H2、副导流墙后端的高度。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0042]在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，水池的前端和后端分别指的是水流的上游和下游;梯形水池和矩形水池是在该控涡设施的横截面方向上由上游至下游分别呈梯形和矩形;主导流墙、副导流墙或隔墙的前端和后端分别指的是面向上游的一端和面向下游的一端；左侧主导流墙指的是两个呈八字型的主导流墙中位于左侧的那个主导流墙，右侧主导流墙指的是两个呈八字型的主导流墙中位于右侧的那个主导流墙;左侧副导流墙指的是三个呈川字型的副导流墙中位于左侧的那个副导流墙，中间副导流墙指的三个呈川字型的副导流墙中位于中间的那个副导流墙，右侧副导流墙指的是三个呈川字型的副导流墙中位于右侧的那个副导流墙；以上“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”和“后端”等术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0043]如图1和2所示，本实施例提供了一种栗站进水流场组合式控涡设施，其包括水池、和五个吸水喇叭管6，水池自前端向后端在其底板上依次竖直设立两个主导流墙3、三个副导流墙4和四个隔墙5，各个吸水喇叭管6均设置于水池的后端，且均连通有一个水栗机组(图中未示出)，两个主导流墙3、三个副导流墙4和四个隔墙5的前端均朝向水池的前端，后端均朝向水池的后端;水流依次流经两个主导流墙3、三个副导流墙4和四个隔墙5，然后进入五个吸水喇叭管6。各个主导流墙3和各个副导流墙4均为钢筋混凝土结构，宽度均为
0.1987D+0.5231m(D为吸水喇叭管6底面的直径)，各个主导流墙3和各个副导流墙4的前后两端均为半圆柱体。
[0044]两个主导流墙3且呈八字型排列，三个副导流墙4呈川字型排列，四个隔墙5分别与五个吸水喇叭管6间隔设置，四个隔墙5的后端均与水池的后端相连接。水池自前端向后端依次分为梯形前池I和矩形后池2，前池I和后池2直接贯通，水流从前池I流向后池2，两个主导流墙3和三个副导流墙4均位于前池I内，四个隔墙5和五个吸水喇叭管6均位于后池2内。
[0045]在控涡设施的横截面上，所有吸水喇叭管6的连线成一直线，且，前池I前端面四等分点中位于左侧的四等分点与所有吸水喇叭管6的连线的四等分点中位于左侧的四等分点之间的连线，可依次贯穿左侧主导流墙3的前端和后端;前池I前端面四等分点中位于右侧的四等分点与所有吸水喇叭管6的连线的四等分点中位于右侧的四等分点之间的连线，可依次贯穿右侧所述主导流墙3的前端和后端。各个主导流墙3的前端距前池I前端面的水平距离LI均为前池I的前端面和后端面之间水平距离L的0.45?0.5倍，各个主导流墙3的后端距前池I前端面的水平距离L2均为前池I的前端面和后端面之间水平距离L的0.7?0.75倍，各个主导流墙3的长度L3均为前池I的前端面和后端面之间水平距离L的0.25倍，各个主导流墙3后端的高度Hl均大于其前端的高度，且均为最低水位当地水深的0.9倍。
[0046]在控涡设施的横截面上，左侧两个隔墙5前端中心点连线的三等分点中位于左侧的三等分点与左侧主导流墙3的后端中心点的连线，可依次贯穿左侧副导流墙4的前端和后端;右侧两个隔墙5前端中心点连线BO的三等分点中位于右侧的三等分点与右侧主导流墙3的后端中心点的连线，可依次贯穿右侧副导流墙4的前端和后端;水池的前端面中心点与后端面中心点的连线，可依次贯穿中间副导流墙4的前端和后端。左侧副导流墙4前端距左侧主导流墙3后端的水平距离、右侧副导流墙4前端距右侧主导流墙3后端的水平距离L5，以及中间副导流墙4距左右两侧主导流墙3后端连线的水平距离，均为左右两侧主导流墙3后端连线与前池I后端面之间水平距离L4的0.56倍。各个副导流墙4的的长度L6均为主导流墙3长度L3的0.3倍。各个副导流墙4后端的高度H2均大于其前端的高度，且均为主导流墙3后端尚度Hl的0.6倍。
[0047]工作中，当水流流经各个所述主导流墙3时，水流被各个主导流墙3进行第一次整流，水流中大尺度的回流和旋涡被打散；当水流进一步流经各个副导流墙4时，水流被各个副导流墙4进行第二次整流，主导流墙3下游的小尺度旋涡或涡街被消除。
[0048]综上所述，本实施例的栗站进水流场组合式控涡设施，通过在水池的上游至下游依次设置了主导流墙3和副导流墙4，所述主导流墙3可对水流进行第一次整流，对中心水束进行分流和导向，可打散大尺度的回流和旋涡，调整流动均匀性;所述副导流墙4可对流经的水流进行第二次整流，消除主导流墙3下游出现的小尺度涡旋团或交替变化的涡街，同时消除前池I和后池2底部交界区域的横向流动。
[0049]参见图3，与现有技术(参见图4:实施例1所述的控涡设施去除主导流墙3和副导流墙4之后的流场状态图)相比，本发明的栗站进水流场组合式控涡设施既充分利用了主导流墙3因势利导和平顺水流的优点，又增加了用以消除主导流墙3尾部瞬态涡街的副导流墙4，可有效改善栗站进水流场不良流态，特别是消除了随流动而不断摆动的涡街。
[0050]参见图5和6，分别比较所述控涡设施去除主导流墙3和副导流墙4前后，在不同数量水栗机组情况下水栗出口和栗壳顶部的压力脉动现场测试结果，可以发现水栗出口和栗壳顶部的压力脉动在水栗机组运行台数不同的不同工况下平均降低了 26.24%和5.08%。经计算，发现添加主导流墙3和副导流墙4以后，吸水喇叭管6进口和水栗进口的流速分布均匀度分别由原来的68.82 %和80.77 %提高到76.65 %和91.42 %。结合附图3和4可知，栗站前池I中添加主导流墙3和副导流墙4，能够有效消除此类栗站的回流和漩涡，改善了进水流场的流态，进而提高了入栗水流的均匀性和栗站运行的稳定性。
[0051]参见图7和图8，当吸水喇叭管6的个数少于四个时，去除所有的副导流墙4，且将各个主导流墙3分别向后延伸，使各个主导流墙3的后端均相应地与一个隔墙5的前端相连。同时，为了使各个主导流墙3与相应的隔墙5光滑连接，前池I前端面四等分点位于左侧的四等分点与位于左侧的隔墙5前端的中心的连线，可依次贯穿左侧主导流墙3的前端和后端;前池I前端面四等分点位于右侧的四等分点与位于右侧的隔墙5前端的中心的连线，可依次贯穿于右侧主导流墙3的前端和后端。
[0052]另外，当吸水喇叭管6的个数多于五个时，在水池内设置墙体，墙体将水池的前端与后端相连接，使水池被分隔成多个单厢，每个单厢内均包括三、四或五个吸水喇叭管6。
[0053]本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
【主权项】
1.一种栗站进水流场组合式控涡设施，其特征在于，包括水池、和多个吸水喇叭管，所述水池自前端向后端在其底板上依次竖直设立多个主导流墙、多个副导流墙和多个隔墙，各个所述吸水喇叭管均设置于所述水池的后端，且均连通有一个水栗机组，多个所述主导流墙、多个所述副导流墙和多个所述隔墙的前端均朝向所述水池的前端，后端均朝向所述水池的后端;水流依次流经多个所述主导流墙、多个所述副导流墙和多个所述隔墙，然后进入多个所述吸水喇叭管。2.根据权利要求1所述的栗站进水流场组合式控涡设施，其特征在于，所述主导流墙的数目为两个，且呈八字型排列，所述副导流墙的数目为三个，且呈川字型排列，多个所述隔墙均与多个所述吸水喇叭管间隔设置，多个所述隔墙的后端均与所述水池的后端相连接。3.根据权利要求2所述的栗站进水流场组合式控涡设施，其特征在于，所述水池自前端向后端依次包括梯形前池和矩形后池，所述前池和后池直接贯通，两个所述主导流墙和三个所述副导流墙均位于所述前池内。4.根据权利要求3所述的栗站进水流场组合式控涡设施，其特征在于，在所述控涡设施的横截面上，所有所述吸水喇叭管的连线成一直线，且， 所述前池前端面四等分点中位于左侧的四等分点与所有吸水喇叭管的连线的四等分点中位于左侧的四等分点之间的连线，可依次贯穿左侧所述主导流墙的前端和后端； 所述前池前端面四等分点中位于右侧的四等分点与所有吸水喇叭管的连线的四等分点中位于右侧的四等分点之间的连线，可依次贯穿右侧所述主导流墙的前端和后端。5.根据权利要求3所述的栗站进水流场组合式控涡设施，其特征在于，各个所述主导流墙的前端距所述前池前端面的水平距离均相同，各个所述主导流墙的后端距所述前池前端面的水平距离均相同，各个所述主导流墙的长度均相同，各个所述主导流墙后端的高度均大于其前端的高度。6.根据权利要求3所述的栗站进水流场组合式控涡设施，其特征在于，在所述控涡设施的横截面上， 左侧两个所述隔墙前端中心点连线的三等分点中位于左侧的三等分点与左侧所述主导流墙的后端中心点的连线，可依次贯穿左侧所述副导流墙的前端和后端； 右侧两个所述隔墙前端中心点连线的三等分点中位于右侧的三等分点与右侧所述主导流墙的后端中心点的连线，可依次贯穿右侧所述副导流墙的前端和后端； 所述水池的前端面中心点与后端面中心点的连线，可依次贯穿中间所述副导流墙的前立而和后立而。7.根据权利要求3所述的栗站进水流场组合式控涡设施，其特征在于， 左侧所述副导流墙前端距左侧所述主导流墙后端的水平距离、右侧所述副导流墙前端距右侧所述主导流墙后端的水平距离，以及中间所述副导流墙距左右两侧所述主导流墙后端连线的水平距离均相同； 各个所述副导流墙后端的高度均大于其前端的高度，且各个所述副导流墙后端的高度均小于各个所述主导流墙的高度，各个所述副导流墙的长度均小于各个所述主导流墙的长度。8.根据权利要求1所述的栗站进水流场组合式控涡设施，其特征在于，多个所述主导流墙和多个所述副导流墙均为钢筋混凝土结构，且其前后两端均为半圆柱体。9.根据权利要求1-8中任一项所述的栗站进水流场组合式控涡设施，其特征在于， 当所述吸水喇叭管的个数少于四个时，去除所有的所述副导流墙，且将各个所述主导流墙分别向后延伸，使各个所述主导流墙的后端均相应地与一个所述隔墙的前端相连； 当所述吸水喇叭管的个数多于五个时，在所述水池内设置墙体，所述墙体将水池的前端与后端相连接，使所述水池被分隔成多个单厢，每个所述单厢内均包括三、四或五个所述吸水喇叭管。
【文档编号】E03B5/00GK105909566SQ201610326936
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】王福军, 资丹, 姚志峰, 肖若富, 叶长亮
【申请人】中国农业大学