一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构

本发明涉及抽水蓄能电站工程，尤其是涉及一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构。

背景技术：

1、抽水蓄能电站作为清洁能源体系的重要调节设施，迎来建设高峰期。进出水口是抽水蓄能电站水道系统的重要组成部分，主要有侧式和井式两种型式，竖井式相较于侧式进出水口具有对地形地质条件要求较低、布置灵活、开挖量小等特点，在工程应用中逐渐增多，如我国的西龙池、溧阳、沂蒙等抽水蓄能电站。

2、目前竖井式进出水口常设于上水库，将水平输水隧洞与库区底部垂直连接，其水流在短距离内经过两个90°折转，水力特性复杂；同时，竖井式进出水口具有双向过流特性，进流和出流工况转换频繁，这对其水力设计提出了更高的要求。抽水蓄能电站设计规范明确规定，进出水口出流时水流应均匀扩散。弯道段是控制竖井式进出水口出流是否均匀的关键体型，若设计不当，易出现偏流等问题，对工程运行不利。目前工程中应用成熟的弯道段为肘型弯道，虽然运行较好，但存在施工工艺复杂、难度大的问题。近年提出的s型弯道段处于研究阶段还未实施，且对施工细节要求高。因此，急需寻找一种施工工艺简单的竖井式进出水口结构型式。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构，解决了传统竖井式进出水口结构的弯道段施工工艺复杂、细节要求高的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构，包括从下到上依次连接的洞身段、弯道段、竖直段和扩散段，所述扩散段顶部设置有若干分流墩，所述分流墩上方设置有盖板，所述盖板、所述分流墩、所述扩散段、所述竖直段和所述弯道段的轴线均位于同一铅直面。

3、优选的，所述弯道段包括上圆弧弯管、中间过渡弯管和下圆弧弯管，所述上圆弧弯管、所述中间过渡弯管和所述下圆弧弯管的轴线分别为三个不同心圆弧。

4、优选的，所述弯道段横截面为等宽长圆形，所述上圆弧弯管和所述下圆弧弯管均为等直径半圆结构。

5、优选的，所述上圆弧弯管的直径与所述洞身段的直径相同，所述下圆弧弯管的直径与所述竖直段的直径相同。

6、优选的，所述上圆弧弯管、所述中间过渡弯管和所述下圆弧弯管的轴线均与竖直段轴线相切。

7、优选的，所述上圆弧弯管的转弯半径大于中间过渡弯管转弯半径，中间过渡弯管的转弯半径大于下圆弧弯管的转弯半径。

8、优选的，所述上圆弧弯管的转弯角度不大于所述中间过渡弯管的转弯角度，所述中间过渡弯管的转弯角度不大于所述下圆弧弯管的转弯角度。

9、优选的，所述竖直段为垂直整流直管，用于调整出流时弯道段出水的水流流态；

10、所述扩散段为以平缓的曲线逐渐由竖直段管道扩散成喇叭口结构，与进出水口底板相连。

11、优选的，所述盖板的平面形状为圆内接正多边形结构，具有一定的厚度，与分流墩相连。

12、优选的，若干所述分流墩环绕所述扩散段顶端圆形均匀分布，用于将进出水口出口分为若干孔口流道。

13、因此，本发明采用上述结构的一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构，具备以下有益效果：

14、本发明将竖井式进出水口的弯道段在肘型的基础上改为等宽渐变管，从而简化施工工艺，在组合工况下的各项水力学指标与传统肘型的各项水力学指标处于同一水平。与传统体型相比，本发明体型在保证水力学条件的基础上，施工工艺更为简单，值得在抽水蓄能电站中广泛推广和应用。

15、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构，其特征在于：包括从下到上依次连接的洞身段、弯道段、竖直段和扩散段，所述扩散段顶部设置有若干分流墩，所述分流墩上方设置有盖板，所述盖板、所述分流墩、所述扩散段、所述竖直段和所述弯道段的轴线均位于同一铅直面。

2.根据权利要求1所述的一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构，其特征在于：所述弯道段包括上圆弧弯管、中间过渡弯管和下圆弧弯管，所述上圆弧弯管、所述中间过渡弯管和所述下圆弧弯管的轴线分别为三个不同心圆弧。

3.根据权利要求2所述的一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构，其特征在于：所述弯道段横截面为等宽长圆形，所述上圆弧弯管和所述下圆弧弯管均为等直径半圆结构。

4.根据权利要求3所述的一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构，其特征在于：所述上圆弧弯管的直径与所述洞身段的直径相同，所述下圆弧弯管的直径与所述竖直段的直径相同。

5.根据权利要求4所述的一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构，其特征在于：所述上圆弧弯管、中间过渡弯管和下圆弧弯管的轴线均与竖直段轴线相切。

6.根据权利要求5所述的一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构，其特征在于：所述上圆弧弯管的转弯半径大于所述中间过渡弯管的转弯半径，所述中间过渡弯管的转弯半径大于所述下圆弧弯管的转弯半径。

7.根据权利要求6所述的一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构，其特征在于：所述上圆弧弯管的转弯角度不大于所述中间过渡弯管的转弯角度，所述中间过渡弯管的转弯角度不大于所述下圆弧弯管的转弯角度。

8.根据权利要求7所述的一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构，其特征在于：所述竖直段为垂直整流直管，用于调整出流时弯道段出水的水流流态；

9.根据权利要求8所述的一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构，其特征在于：所述盖板的平面形状为圆内接正多边形结构。

10.根据权利要求9所述的一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构，其特征在于：若干所述分流墩环绕所述扩散段顶端圆形均匀分布。

技术总结本发明公开了一种采用等宽渐变管的竖井式进出水口结构，属于抽水蓄能电站工程技术领域。包括从下到上依次连接的洞身段、弯道段、竖直段和扩散段，弯道段包括上圆弧弯管、中间过渡弯管和下圆弧弯管，其轴线为不同心圆弧，其横截面为等宽长圆形，扩散段顶部设置有分流墩和盖板，盖板、分流墩、扩散段、竖直段和弯道段的轴线均位于同一铅直面。本发明应用了等宽渐变管结构，组合工况下进出水口水头损失、各孔口流速分布和流量分配等水力学指标与传统肘型各项水力学指标处于同一水平，简化了施工工艺。本发明突破了已有工程经验，其结构设计简单，效果明显，可在抽水蓄能电站工程中广泛推广及应用。技术研发人员：刘殷竹,熊图耀,陆丹玫,袁野,朱洪涛,高学平受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27