文档介绍：第八章水电站压力管道
第一节压力管道的功用、类型
一、功用和特点
压力管道是从水库、压力前池或调压室向水轮机输送水量的水管,一般为有压状态。其特点是集中了水电站大部分或全部的水头,另外坡度较陡,内水压力大,还承受动水压力的冲击(水锤压力),且靠近厂房,一旦破坏会严重威胁厂房的安全。所以压力管道具有特殊的重要性,对其材料、设计方法和加工工艺等都有特殊要求。
压力管道的主要荷载为内水压力,管道的内直径D(m)和其承受的水头H(m)及其乘积HD值是标志压力管道规模及技术难度的重要参数值。目前最大直径的钢管是巴基斯坦的塔贝拉水电站第三期扩建工程的隧洞内明钢管,。HD值最高的常见于抽水蓄能电站,已超过5 000m2。
二、分类
压力管道可按照布置型式和所用的材料分类,见表8-1。
表8-1 压力管道类型
按结构型式分
按材料分
明管(露天式):布置在地面上
钢管,钢筋混凝土管,木管
地下埋管:埋入地下山岩中
不衬砌,锚喷或混凝土衬砌,钢衬混凝土衬砌,聚酯材料管
混凝土坝身管道:依附于坝身,包括:(1) 坝内管道;(2) 坝上游面管;(3) 坝下游面管
钢筋混凝土结构,钢衬钢筋混凝土结构,预应力钢筋钢衬混凝土结构
其中,明管适用于引水式地面厂房,地下埋管多为引水式地面或地下厂房采用,混凝土坝身管道则只能在混凝土坝式厂房中使用。
由于钢材强度高,防渗性能好,故钢管或钢衬混凝土衬砌管道主要用于中、高水头电站;而钢筋混凝土管适用于中小型电站。

图8-1 焊缝布置图
(一) 钢管
钢管按其自身的结构又可分为:
(1) 无缝钢管。其直径较小,适用于高水头小流量的情况。
(2) 焊接钢管。适用于较大直径的情况。焊接钢管由弯成圆弧形的钢板焊接而成,焊缝结构如图8-1所示,一般相邻两节管道的纵缝应错开一定角度,以避免焊缝薄弱点在同一直线上。
(3) 箍管。当HD>1 000m2时,钢板厚度一般会超过40mm,其加工比较困难,因而在这种情况下常采用箍管。箍管是在焊接管或无缝钢管外套以无缝的钢环(钢箍,称为加劲环),从而使管壁和钢箍共同承受内水压力,以减小管壁钢板的厚度。
钢管所使用的钢材应根据钢管结构型式、钢管规模、使用温度、钢材性能、制作安装工艺要求以及经济合理等因素参照设计规范选定。
(二) 钢筋混凝土管
钢筋混凝土管具有造价低、刚度较大、经久耐用等优点,通常用于内压不高的中小型水电站。除了普通的钢筋混凝土管外,还有预应力和自应力钢筋混凝土管、钢丝网水泥管和预应力钢丝网水泥管等。普通钢筋混凝土管适用于HD<50m2的情况,预应力和自应力钢筋混凝土管的HD可达到200m2,而预应力钢丝网水泥管的抗裂性能好,HD可超过300m2。
(三) 钢衬钢筋混凝土管
钢衬钢筋混凝土管是在钢筋混凝土管内衬钢板。在内水压力作用下,刚衬与钢筋混凝土联合受力,从而可以减小钢板的厚度,适用于HD较高的情况。由于钢衬可以防渗,外包的钢筋混凝土允许开裂,有利于充分发挥钢筋的作用。
除了表8-1中所列出的压力管道类型以外,还有回填管(多用于尾矿坝排水管)、土坝下埋管、木管、铸铁管等。这些类型的管道目前在大中型水电站中较少采用,但在小型水电站中有时还能见到。
第二节压力管道的线路选择及尺寸拟定
一、供水方式
压力管道向多台机组供水的方式有三种,即单元供水、联合供水、分组供水。
1. 单元供水(单管单机)。即每台机组都有一条压力管道供水,如图8-2(a),不设下阀门。其特点是:结构简单(无岔管),工作可靠,灵活性好,当某根管道检修或发生事故时,只影响一台机组工作,其它机组照常工作。另外,单元供水的管道易于制作,无岔管,但管道在平面上所占尺寸大,造价高。适用于单机流量大或长度短的地下埋管或明管,混凝土坝身管道也常用这种供水方式。
2. 联合供水(一管多机)。即一根主管向多台机组供水,在厂房前分岔,在进入机组前的每根支管上设快速阀门,如图8-2(b)。其特点是单管规模大,分岔管多,容易布置,但造价较低,此外一旦主管道检修或发生事故,需全厂停机。适用于单机流量小、机组少、引水管道较长的引水式水电站。地下埋管中开挖距离相近的几根管井多有一定困难,所以常采用这种方式。
3. 分组供水(多管多机)。即设多根主管,每根主管向数台机组供水,在进入机组前的每根支管上设快速阀门,如图8-2(c)。其特点介于上面两种供水方式之间。适用于压力水管较长,机组台数多,单机流量较小的地下埋管和明管。
图8-2 压力水管的供水方式
(a) 单元供水(b) 联合供水(c) 分组供水
o—有时可以不设的阀门; ×—必须设置的阀门或闸门
钢管首部的快速闸门(阀)和事故闸门(阀)必须在中央控制室和现场设置操作装置,并要求有可