專利名稱：用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于混凝土澆筑的保溫保壓系統(tǒng)，尤其是在高水頭電站中用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的高水頭電站甚至百米以下水頭的大型電站，在水輪機(jī)蝸殼的混凝土設(shè)計中采用了蝸殼與混凝土聯(lián)合承載的設(shè)計思路。由于外包混凝土分擔(dān)了內(nèi)水壓力，降低了設(shè)備自身的實際應(yīng)力，不僅可以增加設(shè)備的安全系數(shù)，也可以降低設(shè)備的交替變化荷載，從而延長機(jī)組的壽命。目前此設(shè)計已經(jīng)被證實對機(jī)組的運行是有利的。近年來，隨著研究的深入，溫度在保壓澆筑中的影響也逐漸被重視起來。由于混凝
土在澆筑后的凝結(jié)過程中會釋放大量的熱，如果不加以控制，釋放出的熱量會影響蝸殼的應(yīng)カ分布，另外會使蝸殼的溫度變化時同時產(chǎn)生變形，從而影響其安裝精度，進(jìn)而影響其運行效率及壽命。國內(nèi)大型水電站如錦屏ニ級，在蝸殼澆筑中采取了保壓并控制混凝土溫度的做法。但其溫度控制僅僅是采取控制混凝土入倉溫度以及在混凝土中埋設(shè)冷卻水管的措施。這樣的措施不能對真正的目標(biāo)-蝸殼采取有效的控制，只是采取一定措施，盡到了控制溫度的努力，不能保證目標(biāo)溫度的實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種實用、有效的用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是ー種用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)，包括形成并維持蝸殼內(nèi)達(dá)到規(guī)定壓カ的壓カ控制裝置和通過控制向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充冷水的量來實現(xiàn)對系統(tǒng)水溫控制的溫度控制裝置。所述壓カ控制裝置包括變頻器控制的管道加壓泵、持壓閥和高位水箱，所述溫度控制裝置包括與壓カ控制裝置共用的高位水箱、補(bǔ)水泵和溫度變送器，蝸殼進(jìn)出水ロ均用臨時封板封閉，使之成為ー個密閉空腔，在蝸殼內(nèi)有一根冷卻水管從進(jìn)水口沿蝸殼中心布置引至最遠(yuǎn)的出水ロ的末端，位于高位水箱下部的水箱出水管接至管道加壓泵進(jìn)ロ側(cè)，管道加壓泵出口側(cè)通過進(jìn)水管連接到密閉的蝸殼的進(jìn)水口，位于水箱下部的水箱回水管與位于密閉的蝸殼的進(jìn)水口的出水管之間依次連接溫度變送器和持壓閥，所述監(jiān)測從蝸殼出來的冷卻水的溫度的溫度變送器設(shè)置在持壓閥的出水管路上，在高位水箱的上部設(shè)置有高位水箱溢流管和連通補(bǔ)水泵的高位水箱補(bǔ)水管。所述冷卻水管與蝸殼的進(jìn)水管連接或蝸殼的出水管連接。所述高位水箱設(shè)有當(dāng)水箱內(nèi)水位降低時發(fā)出報警信號并同時啟動補(bǔ)水泵及時補(bǔ)入水的水位計。在加壓泵的出ロ設(shè)有根據(jù)壓カ信號來控制管道加壓泵頻率的壓カ變送器。
所述補(bǔ)水泵和管道加壓泵分別為兩臺，一臺工作，一臺備用。所述聞位水箱的底聞程聞于水輪機(jī)蝸殼的最聞點，最低聞程差大于Im;聞位水箱的容量不小于水輪機(jī)蝸殼體積的5%。所述持壓閥選用彈簧微啟式結(jié)構(gòu)。所述補(bǔ)水泵選用潛水泵，布置在尾水河道內(nèi)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的保溫保壓系統(tǒng)，簡單實用，施工成本低。適用于在中高水頭的水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑時的保溫保壓控制，可以提高設(shè)備的安裝精度，并延長機(jī)組的壽命。



圖I為本發(fā)明的用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)說明如圖I所示，本發(fā)明的用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)，包括形成并維持蝸殼15內(nèi)達(dá)到規(guī)定壓カ的壓カ控制裝置和通過控制向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充冷水的量來實現(xiàn)對系統(tǒng)水溫控制的溫度控制裝置。所述壓カ控制裝置包括變頻器控制的管道加壓泵I、持壓閥2和高位水箱3，所述溫度控制裝置包括與壓カ控制裝置共用的高位水箱3、補(bǔ)水泵4和溫度變送器5，蝸殼15進(jìn)出水ロ均用臨時封板封閉，使之成為ー個密閉空腔，在蝸殼內(nèi)有一根冷卻水管9從進(jìn)水ロ16沿蝸殼中心布置引至最遠(yuǎn)的出水ロ 17的末端，位于高位水箱3下部的水箱出水管10接至管道加壓泵I進(jìn)ロ側(cè)，管道加壓泵I出ロ側(cè)通過進(jìn)水管12連接到密閉的蝸殼15的進(jìn)水ロ 16，位于水箱下部的水箱回水管11與位于密閉的蝸殼的進(jìn)水口 16的出水管13之間依次連接溫度變送器5和持壓閥2，所述監(jiān)測從蝸殼出來的冷卻水的溫度的溫度變送器5設(shè)置在持壓閥2的出水管路上，在高位水箱3的上部設(shè)置有高位水箱溢流管8和連通補(bǔ)水泵4的高位水箱補(bǔ)水管14。所述冷卻水管9與蝸殼的進(jìn)水管12連接或蝸殼的出水管13連接。所述高位水箱3設(shè)有當(dāng)水箱內(nèi)水位降低時發(fā)出報警信號并同時啟動補(bǔ)水泵4及時補(bǔ)入水的水位計7。在加壓泵I的出ロ設(shè)有根據(jù)壓カ信號來控制管道加壓泵I頻率的壓カ變送器6。所述補(bǔ)水泵4和管道加壓泵I分別為兩臺，一臺工作，一臺備用。所述聞位水箱3的底聞程聞于水輪機(jī)蝸殼的最聞點,最低聞程差大于Im;聞位水箱3的容量不小于水輪機(jī)蝸殼體積的5%。所述持壓閥2選用彈簧微啟式結(jié)構(gòu)。所述持壓閥2的設(shè)置應(yīng)使水壓在低于規(guī)定的保壓壓カ下限時關(guān)閉，在壓カ逐漸升高時，持壓閥逐漸開啟；待達(dá)到額定壓カ時，其通過的流量應(yīng)接近管道加壓泵I的工作點流量。所述補(bǔ)水泵4選用潛水泵，布置在尾水河道內(nèi)。下面對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明本發(fā)明由兩個相對獨立而又緊密聯(lián)系的系統(tǒng)分別實現(xiàn)對壓カ和溫度的控制。壓カ控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)蝸殼內(nèi)維持規(guī)定的壓力，且使水保持流動。溫度控制系統(tǒng)可以將系統(tǒng)水溫維持在一定的范圍內(nèi)，從而保證蝸殼的溫度相對穩(wěn)定。所述壓カ控制系統(tǒng)包括兩臺由變頻器控制的管道加壓泵I、ー個持壓閥2及ー個高位水箱3等。所述高位水箱3的布置需高于蝸殼15 —定高度，作為整個壓カ控制系統(tǒng)的緩沖水箱。所述高位水箱3的出水管接至管道加壓泵進(jìn)ロ側(cè)，將蝸殼的進(jìn)水口及出水ロ均用臨時封板封閉，使之成為ー個密閉空腔。在蝸殼內(nèi)有一根冷卻水管從進(jìn)水口 16沿蝸殼中心布置引至末端，本實施例 中該冷卻水管與所述壓カ控制系統(tǒng)的持壓閥2通過出水管13連接，持壓閥2后管路再引回至所述高位水箱3。這樣，即形成一套在蝸殼內(nèi)有一定壓カ的循環(huán)水系統(tǒng)，其路線為高位水箱一管道加壓泵ー蝸殼的進(jìn)水口一冷卻水管一蝸殼的出水ロ17-持壓閥一高位水箱。所述持壓閥2的設(shè)置應(yīng)使水壓在低于規(guī)定的保壓壓カ下限時關(guān)閉，以保護(hù)系統(tǒng)不失壓；在壓カ逐漸升高吋，持壓閥逐漸開啟，排放一定的流量；待達(dá)到額定壓カ吋，其通過的流量應(yīng)接近管道加壓泵I的工作點流量。所述溫度控制系統(tǒng)包括壓カ控制系統(tǒng)所述的高位水箱3、兩臺補(bǔ)水泵4和ー個溫度變送器5。所述溫度變送器5設(shè)置在持壓閥2后的出水管路上，監(jiān)測從蝸殼出來的冷卻水的溫度。所述補(bǔ)水泵4 一般選用潛水泵，布置在尾水河道內(nèi)。所述壓カ控制系統(tǒng)內(nèi)的水由于在循環(huán)過程中吸收混凝土凝固所釋放的熱量，水溫將逐漸升高。當(dāng)水溫升高達(dá)到上限后，補(bǔ)水泵4將啟動，將河水泵入高位水箱內(nèi)。補(bǔ)入的冷水進(jìn)入高位水箱3后由于密度大將下沉，原水箱內(nèi)的熱水上升，并從水箱上部的溢流管8流出。這樣，通過冷熱水的置換，將系統(tǒng)內(nèi)的水溫降低到允許的范圍。當(dāng)系統(tǒng)水溫降低到下限后，補(bǔ)水泵4停止補(bǔ)水。兩臺補(bǔ)水泵為一臺工作，一臺備用。所述高位水箱3是壓カ控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)的匯合處。一方面所述高位水箱作為壓カ循環(huán)系統(tǒng)的緩沖區(qū)，另ー方面高位水箱作為冷水和熱水混合的點，可以通過向高位水箱注入合適數(shù)量的冷水來控制循環(huán)系統(tǒng)的水溫。在安裝的時候應(yīng)使高位水箱3的底高程高于水輪機(jī)蝸殼的最高點，其高程差宜根據(jù)現(xiàn)場的情況掌握，但最低高程差應(yīng)大于lm。高位水箱3的容量可根據(jù)現(xiàn)場條件選擇，一般不小于水輪機(jī)蝸殼體積的5%，但最小不宣小于lm3，且高度不宣小于lm。高位水箱3設(shè)有四根進(jìn)出水管，其中高位水箱出水管10和高位水箱回水管11即為壓カ控制系統(tǒng)的水管路，出水管10連接至管道加壓泵I的進(jìn)ロ側(cè)。管道加壓泵I即為壓カ控制系統(tǒng)形成壓カ的元件。根據(jù)蝸殼混凝土澆筑過程中所需要保持的壓力，再計算管道系統(tǒng)的水力損失，即可確定管道加壓泵I的揚(yáng)程。管道加壓泵I的流量根據(jù)混凝土發(fā)熱量峰值及現(xiàn)場冷卻水源(一般為河水)的水溫來決定。由于水泵為標(biāo)準(zhǔn)系列化產(chǎn)品，其選擇的額定點的揚(yáng)程及流量應(yīng)略大于所需要的值。在實際使用時將根據(jù)所需的保壓值來調(diào)整水泵的運行頻率(降低頻率使用)，此時的流量仍應(yīng)略大于所需的冷卻水量。兩臺管道加壓泵I為一臺工作，一臺備用。在每臺管道加壓出口裝設(shè)壓カ變送器6，井根據(jù)壓カ信號來控制管道加壓I的頻率。同時，在每臺水泵的進(jìn)ロ設(shè)置檢修閘閥，在每臺水泵的出口設(shè)置止回閥、檢修閘閥等必要的閥門裝置。從管道加壓泵I流出的帶有壓力的水，經(jīng)水泵出水連接管道即進(jìn)入密閉的蝸殼15。壓力水進(jìn)入蝸殼后沿蝸殼向其末端流動，至末端后進(jìn)入冷卻水管9，然后沿冷卻水管9流至蝸殼的進(jìn)水口處而流出蝸殼，從而將蝸殼冷卻。冷卻水管9的管徑可采用DN5(TDN100的不銹鋼無縫鋼管。本實施例中，所述冷卻水管9與蝸殼的出水管13連接。當(dāng)然，也可以選擇與蝸殼的進(jìn)水管12連接。從蝸殼流出的水經(jīng)蝸殼的出水管13流至持壓閥2。持壓閥2是控制該系統(tǒng)壓カ的關(guān)鍵元件。持壓閥2應(yīng)選用彈簧微啟式結(jié)構(gòu)，其整定壓カ(即開啟壓力)可通過改變彈簧的預(yù)緊壓縮量進(jìn)行調(diào)節(jié)。持壓閥2的設(shè)置應(yīng)使水壓在低于規(guī)定的保壓壓カ下限時關(guān)閉，以保護(hù)系統(tǒng)不失壓；在壓カ逐漸升高時，持壓閥逐漸開啟，排放一定的流量；待達(dá)到額定保壓壓カ時，其通過的流量應(yīng)接近水泵的工作點流量，此時即形成了一個帶有規(guī)定壓力的循環(huán)系統(tǒng)。持壓閥2的口徑應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的工作流量(水泵工作點流量)來確定，此時對應(yīng)的動作壓力應(yīng)為系統(tǒng)保壓所需的額定壓力。從持壓閥2流出的水經(jīng)高位水箱回水管11再流回高位水箱，即完成了從壓カ控制系統(tǒng)的ー個循環(huán)。當(dāng)冷卻水在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)多次以后，吸收了混凝土釋放的熱量，溫度逐漸升高。當(dāng)溫 度變送器5監(jiān)測到水溫達(dá)到一定值(如比額定水溫高2°C吋)，補(bǔ)水泵4即啟動，將冷水通過高位水箱補(bǔ)水管14泵入高位水箱3內(nèi)。由于冷水進(jìn)入高位水箱3后下沉，使高位水箱3內(nèi)原有的溫度較高的熱水上浮并通過高位水箱溢流管8流出。這樣通過冷熱置換，溫度較高的水逐漸被置換出循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)的水溫逐漸降低。當(dāng)溫度變送器5監(jiān)測到水溫達(dá)到一定值(如比額定水溫低2°C吋)，補(bǔ)水泵4即停止運行。所述高位水箱是壓カ維持系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)的匯合處。一方面高位水箱作為壓カ循環(huán)系統(tǒng)的緩沖區(qū)，另ー方面高位水箱作為冷水和熱水混合的點，可以通過向高位水箱注入合適數(shù)量的冷水來控制循環(huán)系統(tǒng)的水溫。如前所述，高位水箱設(shè)有四根進(jìn)出水管，其中高位水箱補(bǔ)水管14和高位水箱溢流管8為溫度控制系統(tǒng)的水管路,冷水從補(bǔ)水管14流入水箱而熱水從溢流管8流出水箱,從而使水溫降低。同時,高位水箱3也設(shè)有水位計7，當(dāng)水箱內(nèi)水位降低時，水位計發(fā)出報警信號，同時啟動補(bǔ)水泵4及時補(bǔ)入水。所述補(bǔ)水泵一般選用潛水泵，運行可靠，故障率低。每臺補(bǔ)水泵的流量可按2飛分鐘內(nèi)充滿高位水箱來選擇，其揚(yáng)程根據(jù)水源與高位水箱的高程差及管路布置情況確定。兩臺補(bǔ)水泵為一臺工作、一臺備用的工作模式。所述溫度變送器5宜選用量程較窄，精度較高的元件。其測量精度絕對值不宜大于 ±0. 5°C。所述方法的管路、閥門等設(shè)備的額定壓カ根據(jù)所在位置及相應(yīng)的工作壓カ確定。各管路的管徑根據(jù)其流量及經(jīng)濟(jì)流速確定。以上對本發(fā)明所提供的水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑保溫保壓系統(tǒng)進(jìn)行的介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，凡依本發(fā)明設(shè)計思想所做的任何改變都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)，其特征在于，包括形成并維持蝸殼內(nèi)達(dá)到規(guī)定壓力的壓カ控制裝置和通過控制向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充冷水的量來實現(xiàn)對系統(tǒng)水溫控制的溫度控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)，其特征在于，所述壓カ控制裝置包括變頻器控制的管道加壓泵(I)、持壓閥(2)和高位水箱(3)，所述溫度控制裝置包括與壓カ控制裝置共用的高位水箱(3)、補(bǔ)水泵(4)和溫度變送器(5)，蝸殼(15)進(jìn)出水口均用臨時封板封閉,使之成為ー個密閉空腔,在蝸殼內(nèi)有一根冷卻水管(9)從進(jìn)水口(16)沿蝸殼中心布置引至最遠(yuǎn)的出水ロ(17)的末端，位于高位水箱(3)下部的水箱出水管(10 )接至管道加壓泵(I)進(jìn)ロ側(cè)，管道加壓泵(I)出口側(cè)通過進(jìn)水管(12 )連接到密閉的蝸殼(15)的進(jìn)水口(16)，位于水箱下部的水箱回水管(11)與位于密閉的蝸殼的進(jìn)水ロ( 16)的出水管(13)之間依次連接溫度變送器(5)和持壓閥(2)，所述監(jiān)測從蝸殼出來的冷卻水的溫度的溫度變送器(5 )設(shè)置在持壓閥(2 )的出水管路上，在高位水箱(3 )的上部設(shè)置有高位水箱溢流管(8)和連通補(bǔ)水泵(4)的高位水箱補(bǔ)水管(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻水管(9)與蝸殼的進(jìn)水管(12)連接或蝸殼的出水管(13)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)，其特征在于，所述高位水箱(3)設(shè)有當(dāng)水箱內(nèi)水位降低時發(fā)出報警信號并同時啟動補(bǔ)水泵(4)及時補(bǔ)入水的水位計(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)，其特征在干，在加壓泵(I)的出口設(shè)有根據(jù)壓カ信號來控制管道加壓泵(I)頻率的壓カ變送器(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)水泵(4)和管道加壓泵(I)分別為兩臺，一臺工作，一臺備用。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)，其特征在于，所述聞位水箱(3)的底聞程聞于水輪機(jī)蝸殼的最聞點，最低聞程差大于Im ;聞位水箱(3)的容量不小于水輪機(jī)蝸殼體積的5%。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)，其特征在干，所述持壓閥(2)選用彈簧微啟式結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)水泵(4)選用潛水泵，布置在尾水河道內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于水輪機(jī)蝸殼混凝土澆筑過程中的保溫保壓系統(tǒng)，包括形成并維持蝸殼內(nèi)達(dá)到規(guī)定壓力的壓力控制裝置和通過控制向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充冷水的量來實現(xiàn)對系統(tǒng)水溫控制的溫度控制裝置。通過兩臺由變頻器控制運行的管道加壓泵，一個持壓閥，一個高位水箱、兩臺補(bǔ)水泵及一個溫度變送器控制。由變頻器控制運行的管道加壓泵、持壓閥及高位水箱用于形成并維持系統(tǒng)所需要的壓力；高位水箱、補(bǔ)水泵及溫度變送器用于維持系統(tǒng)的水溫。本方法系統(tǒng)組成簡單，便于操作實施。采用了本發(fā)明的保溫保壓系統(tǒng)可明顯降低施工成本，并減小施工的難度。
文檔編號E02B9/00GK102797244SQ201210305588
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者楊富超, 董克青, 閆國福, 鄭淑華, 高普新, 李浩亮, 陳陽, 馬果, 張士杰, 張澤太, 張維聚, 張麗敏, 劉婕 申請人:中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司