论文部分内容阅读
摘要：本文主要是探讨分析引水式电站金属结构设计，在水电工程设计当中引水式电站的设计属于比较常见的类型，在实际设计期间其质量优劣性在较大程度上关系着电站枢纽的运行管理效果。结合实际工程案例全面分析引水式电站金属结构设计，希望能够对水电站金属结构设计起到一定的参考性价值。
关键词：引水式电站；金属结构；设计分析
水电站的金属结构在较大程度上影响水电站运行安全性和稳定性，水工金属结构指的是在水利水电工程当中应用的各项机械设备和钢结构，其中启闭机，充电水阀，水工钢闸门，拦污栅等属于水电站基本应用设备，按照实际工程分析探讨水电站金属结构。
1、某水电站金属结构工程简述
此次工程的技术结构主要是安装和制造压力钢管，包括冲底孔钢管，引水钢管以及泄洪中孔的钢衬。工程所应用到的水钢管的型号和样式一致，需要将钢管的内径控制在10米左右，可以选择300MPa级的钢板，钢管的单个长度在110.2米，主要包括下平段，斜管段以及方型管等。此次选择的钢板的质量在3000T左右。在泄洪孔当中需要在溢流表孔坝段的两侧布置较多个对称点，需要选择坝身存在压孔，并且由压坡段和平孔段组成。泄洪当中孔闸门下游需要采取钢板进行保护，需要将选择长度为40米的钢板，质量为Q345R级。
2、某工程金属结构设计需求分析
2.1闸门的作用
闸门主要用来对水工建筑物的过水孔口的活动结构进行开启和关闭，其主要是为了将水工建筑物的孔口进行封闭，之后需要根据局部或者全部设置的孔口，对上游和下游的水位进行调节，并且对流量起到泄放作用，使其能够进行灌溉和防洪。利用水利发电，过木以及通航等，对冰块，泥沙仪器其他漂浮物进行排除。
2.2闸门分类
（1）按照孔口位置进行分类：按照该种方式能够将闸门分为潜孔战门和露顶闸门等；
（2）按照工作性质进行分类：此种分类方式能够将闸门分为检修闸门，工作闸门，施工导流闸门以及事故闸门等；
（3）按照制造材料进行分类：此种分类方式能够将闸门分为木闸门，钢丝网水泥闸门以及钢闸门，现阶段大多数水库都是采用钢闸门；
（4）按照结构类型进行分类：此种分类方式能够将闸门分为弧形闸门，平面闸门人字闸门以及拱形闸门等，其中人字闸门主要应用在船闸上。
2.3进水口检修门
（1）抽水蓄能站：1）需要将拦污栅，事故闸门或者检修闸门设置在抽水蓄能电站上池进水口；2）如果机组具有较长的下游尾水系统，需要拦污栅和检修闸门设置在尾水洞出口，还需要将检修闸门或者事故闸门设置在尾水肘形管段以及尾水调压井之间。如果机组具有较短的下游尾水系统，需要将拦污栅，事故闸门或者检修闸门设置在尾水洞出口。3）在设计拦污栅时需要全面分析双向水流作用下水动力产生的影响。
（2）贯流式机组电站：1）需要将事故闸门或者检修闸门以及拦污栅设置在贯流式机组电站的进水口，需要将检修闸门或者事故闸门设置在尾水出口处。2）在设计拦污栅时需要有效措施最大限度地减低水头损失，还需要分析水动力的影响因素，如果需要的话在可以将清污机设置在拦污栅当中，全面按照闸门的结构和布置要求。
2.4启闭机
在水工建筑物当中能够全面发挥出启闭机的各项作用，能够对拦污栅，闸门等设备进行有效才做，启闭机属于一种起重机械。在实际工作期间需要对闸门流量进行调节，并且对洪水起到宣泄作用，冲沙和排沙作用。可以按照传动方式不同将启闭机分为液压传动启闭机和机械传动启闭机等。其中，液压式启闭机能够分为双作用油缸启闭机，单作用油缸启闭机以及两用式启闭机。机械式可以分为链式，齿条式，螺杆式以及卷样式等。
2.5拦污栅
在水工建筑物当中，拦污栅的作用主要在于对水流当中的杂物进行阻截，避免引水道出现杂物，这样能够确保不损坏水轮机设备和闸门设备等。按照安装形式能够将拦污栅分为回转式，移动式以及固定式等。
3、水电站金属结构设计方案
3.1引水发电系统金属结构
（1）在引水式电站当，不仅需要将快速闸门设置在压力管道口，还需要将事故闸门设置在长引水道进口处；
（2）需要将检修闸门和快速闸门设置在进水口当中；
（3）需要按照钢管和机组的保护要求设置快速閘门的关闭时间，还需要控制该闸门的下降速度，当与底槛的距离较近时，需要将快速闸门的下降速度控制在每分钟5米以上。如下图所示：
图1 引水钢管的压力布置图
（4）针对事故闸门在调压井下进行设置的清理，需要全面分析涌浪影响闸门下降和停放的程度。
（5）针对河床式水电站的进水口来说，如果机组能够安装具有安全性能的防飞逸装置，此时主需要将检修闸门和事故闸门设置在河床式水电站的进水口当中。
3.2进水口闸门，拦污栅以及启闭机金属结构布置
闸门在功效在于对水位进行控制，对流量起到调节作用。在水工建筑物当中，闸门占据重要性位置，在选择闸门时需要采用潜孔式焊接平面钢深孔薪资闸门。需要使用的材料主要是手工电焊，焊条以及钢材等。在实际使用之前需要全面检测材料的质量。底止水和侧止水分别应用条型橡皮和P型橡皮等。
需要使用胶木滑道，压合胶布需要利用MCS-2充当支撑物体，需要选取强度为C20的混凝土作为基础材料。
3.3溢流表孔检修闸门
需要将2扇7孔的溢流表孔检修闸门设置在溢流表孔检修闸门之前，需要将孔口深度控制在16米，将水头设计为20.5米，使用平面叠梁型式，需要采用7节制作的门体，借助于铰吊耳板通过下面3节和上面3节将闸门连接为2节叠梁，下节门体使用静水启闭方式，上节门体采用动水提门充水平压。
利用坝顶门机的液压自动抓梁静水启闭对设置表孔检修闸，当需要对工作闸门进行检修时需要通过下闸进行挡水处理，日常需要在储门槽存放表孔检修闸。
需要将1孔1扇事故检修闸门设置在左冲沙底孔工作闸门之前，需要将闸门孔口尺寸控制在6.5米（高）×5米（宽），将封水尺寸控制在6.56米（高）×5.12米（宽），将水头的高度设计为68米作用。
3.4泄洪冲沙系统金属结构
使用卷扬式启闭机，由于该种类型的启闭机在适用性能以及安全性方面表现良好，所以能够全面确保水工建筑物的运行效果。
此次应用在冲沙底孔只有1条，其具备4.2米内径，在实际施工期间需要借助于钢板作用，单管总长度在139.7米作用，所有钢管都是水平段。在安装和加工钢管时具有较大的复杂性，存在渐变段以及方形管等。
3.5其他系统金属结构
除了以上所述的金属结构以外，水电站还具备升船机系统，城市供水系统以及导流系统等，其中升船系统按照工程的实际情况设计金属结构。现阶段该水电站主要完成了引水拦污栅，检修事故闸门等设计制作。
4、结束语
综上所述，随着不断扩大的水电站规模，未来的发展趋势将是海量的金属结构设计，为了加强设计的实效性，需要注重安装阶段，制作阶段，设计阶段以及先进的焊接技术等。在设计引水式金属结构属于一项系统化，复杂性较高的设计工程，虽然现阶段出现了较多先进的设计技术，但是在实际设计期间还需要注意多项问题，需要全面计算金属结构的相关参数和信息，在实际施工阶段需要注重合理性，这样才能够在较大程度上加强水电站的各项工作性能，更好地为人们提供优质服务。
参考文献：
[1]杨薇.引水式电站金属结构设计分析[J].小水电，2015，27（06）：48-50.
[2]刘丽，杨超.咸盈河水电站金属结构设计探讨[J].水利科技与经济，2015，21（02）：90-91.
[3]李作孝.某水电站金属结构设计分析[J].黑龙江水利科技，2015，42（02）：74-76.
关键词：引水式电站；金属结构；设计分析
水电站的金属结构在较大程度上影响水电站运行安全性和稳定性，水工金属结构指的是在水利水电工程当中应用的各项机械设备和钢结构，其中启闭机，充电水阀，水工钢闸门，拦污栅等属于水电站基本应用设备，按照实际工程分析探讨水电站金属结构。
1、某水电站金属结构工程简述
此次工程的技术结构主要是安装和制造压力钢管，包括冲底孔钢管，引水钢管以及泄洪中孔的钢衬。工程所应用到的水钢管的型号和样式一致，需要将钢管的内径控制在10米左右，可以选择300MPa级的钢板，钢管的单个长度在110.2米，主要包括下平段，斜管段以及方型管等。此次选择的钢板的质量在3000T左右。在泄洪孔当中需要在溢流表孔坝段的两侧布置较多个对称点，需要选择坝身存在压孔，并且由压坡段和平孔段组成。泄洪当中孔闸门下游需要采取钢板进行保护，需要将选择长度为40米的钢板，质量为Q345R级。
2、某工程金属结构设计需求分析
2.1闸门的作用
闸门主要用来对水工建筑物的过水孔口的活动结构进行开启和关闭，其主要是为了将水工建筑物的孔口进行封闭，之后需要根据局部或者全部设置的孔口，对上游和下游的水位进行调节，并且对流量起到泄放作用，使其能够进行灌溉和防洪。利用水利发电，过木以及通航等，对冰块，泥沙仪器其他漂浮物进行排除。
2.2闸门分类
（1）按照孔口位置进行分类：按照该种方式能够将闸门分为潜孔战门和露顶闸门等；
（2）按照工作性质进行分类：此种分类方式能够将闸门分为检修闸门，工作闸门，施工导流闸门以及事故闸门等；
（3）按照制造材料进行分类：此种分类方式能够将闸门分为木闸门，钢丝网水泥闸门以及钢闸门，现阶段大多数水库都是采用钢闸门；
（4）按照结构类型进行分类：此种分类方式能够将闸门分为弧形闸门，平面闸门人字闸门以及拱形闸门等，其中人字闸门主要应用在船闸上。
2.3进水口检修门
（1）抽水蓄能站：1）需要将拦污栅，事故闸门或者检修闸门设置在抽水蓄能电站上池进水口；2）如果机组具有较长的下游尾水系统，需要拦污栅和检修闸门设置在尾水洞出口，还需要将检修闸门或者事故闸门设置在尾水肘形管段以及尾水调压井之间。如果机组具有较短的下游尾水系统，需要将拦污栅，事故闸门或者检修闸门设置在尾水洞出口。3）在设计拦污栅时需要全面分析双向水流作用下水动力产生的影响。
（2）贯流式机组电站：1）需要将事故闸门或者检修闸门以及拦污栅设置在贯流式机组电站的进水口，需要将检修闸门或者事故闸门设置在尾水出口处。2）在设计拦污栅时需要有效措施最大限度地减低水头损失，还需要分析水动力的影响因素，如果需要的话在可以将清污机设置在拦污栅当中，全面按照闸门的结构和布置要求。
2.4启闭机
在水工建筑物当中能够全面发挥出启闭机的各项作用，能够对拦污栅，闸门等设备进行有效才做，启闭机属于一种起重机械。在实际工作期间需要对闸门流量进行调节，并且对洪水起到宣泄作用，冲沙和排沙作用。可以按照传动方式不同将启闭机分为液压传动启闭机和机械传动启闭机等。其中，液压式启闭机能够分为双作用油缸启闭机，单作用油缸启闭机以及两用式启闭机。机械式可以分为链式，齿条式，螺杆式以及卷样式等。
2.5拦污栅
在水工建筑物当中，拦污栅的作用主要在于对水流当中的杂物进行阻截，避免引水道出现杂物，这样能够确保不损坏水轮机设备和闸门设备等。按照安装形式能够将拦污栅分为回转式，移动式以及固定式等。
3、水电站金属结构设计方案
3.1引水发电系统金属结构
（1）在引水式电站当，不仅需要将快速闸门设置在压力管道口，还需要将事故闸门设置在长引水道进口处；
（2）需要将检修闸门和快速闸门设置在进水口当中；
（3）需要按照钢管和机组的保护要求设置快速閘门的关闭时间，还需要控制该闸门的下降速度，当与底槛的距离较近时，需要将快速闸门的下降速度控制在每分钟5米以上。如下图所示：
图1 引水钢管的压力布置图
（4）针对事故闸门在调压井下进行设置的清理，需要全面分析涌浪影响闸门下降和停放的程度。
（5）针对河床式水电站的进水口来说，如果机组能够安装具有安全性能的防飞逸装置，此时主需要将检修闸门和事故闸门设置在河床式水电站的进水口当中。
3.2进水口闸门，拦污栅以及启闭机金属结构布置
闸门在功效在于对水位进行控制，对流量起到调节作用。在水工建筑物当中，闸门占据重要性位置，在选择闸门时需要采用潜孔式焊接平面钢深孔薪资闸门。需要使用的材料主要是手工电焊，焊条以及钢材等。在实际使用之前需要全面检测材料的质量。底止水和侧止水分别应用条型橡皮和P型橡皮等。
需要使用胶木滑道，压合胶布需要利用MCS-2充当支撑物体，需要选取强度为C20的混凝土作为基础材料。
3.3溢流表孔检修闸门
需要将2扇7孔的溢流表孔检修闸门设置在溢流表孔检修闸门之前，需要将孔口深度控制在16米，将水头设计为20.5米，使用平面叠梁型式，需要采用7节制作的门体，借助于铰吊耳板通过下面3节和上面3节将闸门连接为2节叠梁，下节门体使用静水启闭方式，上节门体采用动水提门充水平压。
利用坝顶门机的液压自动抓梁静水启闭对设置表孔检修闸，当需要对工作闸门进行检修时需要通过下闸进行挡水处理，日常需要在储门槽存放表孔检修闸。
需要将1孔1扇事故检修闸门设置在左冲沙底孔工作闸门之前，需要将闸门孔口尺寸控制在6.5米（高）×5米（宽），将封水尺寸控制在6.56米（高）×5.12米（宽），将水头的高度设计为68米作用。
3.4泄洪冲沙系统金属结构
使用卷扬式启闭机，由于该种类型的启闭机在适用性能以及安全性方面表现良好，所以能够全面确保水工建筑物的运行效果。
此次应用在冲沙底孔只有1条，其具备4.2米内径，在实际施工期间需要借助于钢板作用，单管总长度在139.7米作用，所有钢管都是水平段。在安装和加工钢管时具有较大的复杂性，存在渐变段以及方形管等。
3.5其他系统金属结构
除了以上所述的金属结构以外，水电站还具备升船机系统，城市供水系统以及导流系统等，其中升船系统按照工程的实际情况设计金属结构。现阶段该水电站主要完成了引水拦污栅，检修事故闸门等设计制作。
4、结束语
综上所述，随着不断扩大的水电站规模，未来的发展趋势将是海量的金属结构设计，为了加强设计的实效性，需要注重安装阶段，制作阶段，设计阶段以及先进的焊接技术等。在设计引水式金属结构属于一项系统化，复杂性较高的设计工程，虽然现阶段出现了较多先进的设计技术，但是在实际设计期间还需要注意多项问题，需要全面计算金属结构的相关参数和信息，在实际施工阶段需要注重合理性，这样才能够在较大程度上加强水电站的各项工作性能，更好地为人们提供优质服务。
参考文献：
[1]杨薇.引水式电站金属结构设计分析[J].小水电，2015，27（06）：48-50.
[2]刘丽，杨超.咸盈河水电站金属结构设计探讨[J].水利科技与经济，2015，21（02）：90-91.
[3]李作孝.某水电站金属结构设计分析[J].黑龙江水利科技，2015，42（02）：74-76.