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蜗壳(水电站)

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所属类别:水电站建筑物

基本信息

中文名称:蜗壳(水电站)
外文名称:

为提高水轮机效率并使水流能均匀稳定地进入水轮机转轮,在反击式水轮机周围设有的蜗形水道。

蜗壳分为钢蜗壳、钢衬钢筋混凝土蜗壳和钢筋混凝土蜗壳3类。钢衬钢筋混凝土蜗壳应用于中高水头水电站,内水压力较大。其进口断面为圆形,末端逐渐变为椭圆形。受力条件好,糙率小,允许流速高,断面尺寸小,见图(a)和图(b),其包角一般为345°。钢筋混凝土蜗壳用于水头小于25~35 m的低水头水电站,包角一般为180°~225°,机组间距常取决于蜗壳的尺寸。

钢蜗壳内水压力完全由蜗壳自己承担。

钢衬钢筋混凝土蜗壳可分为3种:①蜗壳不加内水压力的空壳埋入法。蜗壳内加支撑以防蜗壳变形,外部用锚钩固定于外包混凝土中。如挪威、瑞典和日本等国家对高水头机组蜗壳大都采用裸露空壳浇筑法。②蜗壳加内水压力埋入法。美国不成文的规定是采用加内水压力埋入法,加拿大等国家对中高水头大型机组蜗壳也采用此法。③钢蜗壳上半部范围加弹性垫层,以减少钢蜗壳向外围钢筋混凝土传递的内水压力。俄罗斯和中国除高PD值蜗壳外,大都采用在蜗壳上半部加弹性垫层,外包钢筋混凝土。

蜗壳示意图

(a)钢蜗壳平面图;(b)钢蜗壳断面图;(c)断面对称的钢筋混凝土蜗壳示意图;(d)断面顶水平的钢筋混凝土蜗壳示意图;(e)断面上扩的钢筋混凝土蜗壳示意图; (f)混凝土蜗壳的平面单线图R—蜗壳平面外径;L1、L2—蜗壳纵向尺寸;L3、L4—蜗壳横向尺寸;a—蜗壳断面宽;b—蜗壳断面高;b0—导叶高度;γ、δ—倾角;D0—导叶外缘直径;D—水轮机转轮直径;ρi—蜗壳圆形断面半径;ra、rb—座环外半 径与内半径;ai—断面中心半径;φ—蜗壳平面包角;B—蜗壳进口宽度

钢筋混凝土蜗壳的断面一般采用梯形。图中3种断面形式水头损失差别很小。图(c)为对称断面;图(d)和图(e)为不对称断面。图(d)顶部为水平的,其优点:①能降低水轮机层的层面高程。②对布置调速机构的接力器有利。③可缩短机组轴长。采用这种断面蜗壳,能减小厂房上部高度。如下游水位变化较大,必须提高发电机层高程,或地质条件较好,为减小厂房地基的开挖量和混凝土浇筑量,需将尾水管扩散段上翘,采用图(c)或图(e)断面形状是合理的。钢筋混凝土蜗壳除承受内水压力外,还承担外荷载,其计算简图可分为蜗壳顶板、蜗壳侧墙、下游压力墙和尾水管圆锥段。蜗壳是形状复杂的整体结构,计算简图只是近似的。重要的蜗壳结构需通过结构模型试验及有限元法计算。

  
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