(一)水电站明敷钢管上的闸门及阀门选择

在水电站压力水管的进口处一般都设置有平板闸门(以便在压力管道发生事故或检修时用以切断水流),平板闸门价格便宜、构造简单、便于制造,故常被用来代替阀门。对上游有压力前池或调压室的明管,为在发生事故时能紧急关闭和检修放空水管的需要,通常在钢管进口处一般也要设置闸门(闸门应装在压力前池或调压室内)。阀门一般应设置在紧靠压力管道的末端(即水轮机蜗壳进口处的钢管上)。在分组供水和联合供水时为避免一台机组检修而影响其他机组的正常运行(或在调速器、导水叶发生故障时紧急切断水流)防止机组产生飞逸,应在每台机组前设置阀门(通常称为下阀门)。坝内埋管长度较小时只需在进口处设置闸门而不必设下阀门。有时虽是单独供水但水头较高、容量较大时也要设下阀门。水电站压力水管阀门的常见类型有平板阀、蝴蝶阀、球阀3种。

(1)平板阀　见图4-10,平板阀由框架和板面构成,阀体在门槽中的滑动方式与一般的平板闸门相似。平板阀一般借助电动或液压操作。这种阀门止水严密、运行可靠但需要很大的启闭力且动作缓慢,易产生汽蚀,常用于直径较小的水管。

(2)蝴蝶阀　见图4-11,蝴蝶阀通常由阀壳和阀体组成。阀壳为一短圆筒,阀体形似圆盘(在阀壳内绕水平或垂直轴旋转),阀门关闭时阀体平面与水流方向垂直,开启时阀体平面与水流方向一致。蝴蝶阀的操作有电动和液压两种(前者用于小型水电站,后者用于大型水电站)。这种阀门启闭力小、操作方便迅速、体积小、重量轻、造价较低,但在开启状态时由于阀门板对水流的扰动会造成附加水头损失以及阀门内出现汽蚀现象,另外,在关闭状态时其止水不严密,不能部分开启。蝴蝶阀适用于大直径、水头不高的情况。目前,蝴蝶阀应用最广(最大直径可达8m以上,最大水头可达200m),蝴蝶阀可在动水中关闭但必须用旁通管平压后在静水中开启。

图4-10　平板阀

图4-11　蝴蝶阀

(3)球阀　见图4-12,球阀通常由球形外壳、可旋转的圆筒形阀体及其他附件组成。当阀体圆筒的轴线与水管轴线一致时阀门处于开启状态,若将阀体旋转90°而使圆筒一侧的球面封板挡住水流通路则阀门处于关闭状态。球阀的优点是在开启状态时实际上没有水头损失,止水严密,结构上能承受高压。球阀的缺点是尺寸、重量重、造价高。球阀适于作高水头电站的水轮机前阀门。球阀是在动水中关闭的但需用旁通阀平压后在静水中开启。

图4-12　球阀

(二)水电站明敷钢管的主要附件

水电站明敷钢管的主要附件包括伸缩节、通气阀、进人孔、旁通阀、排水设施等。(www.daowen.com)

(1)伸缩节　露天式压力钢管受到温度变化或水温变化影响时,为使管身能沿轴线自由伸缩以消除温度应力且适应少量不均匀沉陷的环境,常在上镇墩的下游侧设置伸缩节。对伸缩节的基本要求是能随温度变化自由伸缩,能适应镇墩和支墩的基础变形而产生的线变位和角变位并应留有足够余度。伸缩节的形式较多,较常见的有套筒式伸缩节[见图4-13(a)]、压盖式限拉伸缩节[见图4-13(b)]、波纹管伸缩节[见图4-13(c)]、波纹密封套筒式伸缩节[见图4-13(d)]等。设在阀门处的伸缩节应便于阀门的拆卸并允许其产生微小的角位移。

(2)通气阀　通气阀常布置在阀门之后,当阀门紧急关闭时水管中的负压使通气阀打开向管内充气以消除管中负压,水管充水时管中空气从通气阀中排出然后再关闭阀门。

(3)进人孔　为方便检修工作通常应在钢管镇墩的上游侧设置进人孔,进人孔间距一般为150m(不宜超过300m),进人孔为圆形或椭圆形,其直径(或短轴)一般应不小于45cm。为保证正常运行期间不漏水,进人孔盖与外接套管之间要设止水盘根,见图4-14。

图4-13　常见伸缩节的形式

图4-14　进人孔

1—孔盖;2—垫圈;3—螺栓;4—接管

(4)旁通阀　旁通阀通常设在水轮机进水阀门处(与闸门处的旁通管作用相同),作用是使阀门前后平压后开启以减小启闭力。

(5)排水设施　在压力水管的最低点通常应设置排水管,其作用是在检修水管时用于排出管中的积水和渗漏水。

另外,对严寒地区的明敷钢管还应有防止钢管本身及其附件结冰的保温措施。