水电站压力钢管-8 介绍(清晰详实)

三、供水方式
2．联合供水：
一根主管，向多台机组供水。设下阀门。 优点：造价低 缺点：结构复杂（岔管）、灵活性差 适用：机组少、单机流量小、引水道长的地下埋管和明管
3. 分组供水：
设多根主管，每根主管向数台机组供水。设下阀门。 适用：压力水管较长，机组台数多，单机流量较小的情况。
地下埋管和明管.
第八章 水电站压力管道
作用：从水库、前池或调压室向水轮机输送水量。 特点：坡度陡、内水压力大，承受动水压力，且靠
近厂房，失事后果严重，所以必须安全可靠。
第一节 压力管道的类型
按布置方式分
按材料分
明管：
钢管(大中型水电站)
暴露在空气中(无压引水式电站) 钢筋混凝土管(小型电站)
地下埋管（隧洞埋管) : 埋入岩体。(有压引水电站)
一、压ຫໍສະໝຸດ Baidu管道的布置
压力管道线路选择应结合其它建筑物(前池、调压室)和 水电站厂房布置统一考虑。
➢ 路线尽可能短、直。(经济，hf和ΔH小)。
➢ 地质条件好。山体稳定、地下水位低、避开山崩、 雪崩地区。
➢尽量减小起伏, 避免出现负压; 转弯半径R≯3D。 ➢ 避开可能发生山崩或滑坡的地区以及山水集中的地
一般A3、16Mn不需论证，可直接采用。
二、钢材性能的要求
2、加工性能 辊轧、冷弯、焊接、切割，要求焊接性能好，冷
加工的塑性变形小，加工后无残余应力，焊缝和 热影响区不产生裂纹。 3、化学成份 影响钢材的强度、ε、焊接性能，含碳不要过高 (脆)，含硫量和含硅量也不能高。
三、容许应力
钢材的容许应力一般用屈服强度除以安全系数得到， 即 [σ]=σs/K
水管受力明确，在自 重和水重作用下，相 当于一个多跨连续梁.
一、敷设方式
连续式布置： 管身在两镇墩间连续，不设伸缩节。温度应力大， 一般较少采用。
分段式： 两镇墩之间设置伸缩节 (在上镇墩的下游侧)。 温度应力小。
(a)、(b) 正向引进 (c)、(d) 纵向引进 (e) 斜向引进
压力水管引进厂房的方式
三、供水方式
1．单元供水：一管一机。不设下阀门。
优点：结构简单(无岔管)、工作可靠、灵活性好， 易于制作，无岔管
缺点：造价高 适用：(1) 单机流量大、长度短的地下埋管或明管；
(2) 混凝土坝内管道和明管道
不衬砌、锚喷或混凝土衬 砌、钢衬混凝土衬砌，聚 酯材料管、木管等
混凝土坝身埋管： 依附于坝身(混凝土重力坝及重 钢筋混凝土结构、钢衬钢筋
力拱坝)，包括：坝内管道、 混凝土结构 坝上游面管、坝下游面管
第一节 压力管道的类型
钢管管节
钢筋混凝土管
第一节 压力管道的类型
聚酯材料管
木管
第二节 压力管道的布置和供水方式
二、钢材性能的要求
(一) 压力管道的工作特点与制作程序 工作特点：内水压力大，并经常承受冲击荷载
的作用；低温状态下工作(水温在4℃左右)对 钢材的工作条件不利。 制作过程： ➢板裁：冷卷、辊压成形； ➢现场焊接(自动焊、手焊)； ➢检查焊缝(γ射线、超声波)
二、钢材性能的要求
(二) 钢材性能要求
1、机械性能 屈服强度σs 、抗拉强度σb ；塑性指标：断裂时的延伸率ε、
断面收缩率ψ；冲击韧性ak。要求强度高、塑性好(冲击、 低温、加工)可焊性能好。 A3钢机械性能适用于压力管道，但容许应力低。
当HD>600m2，δ=32mm～40mm，不易加工。
当HD较高时采用16Mn，其强度高，但塑性差： 强度越高，塑性越差。若采用高强钢，要有充分的论证。
不同的荷载、不同的部位采用不同的容许应力，见 表8-2。
四、管身构造
1、无缝钢管：无纵缝，横缝用焊接、法兰连接成整体，强度
高，造价高，施工困难。 国内：D≤60cm；国外：D≤120cm。 适用高水头小流量电站。 2、焊接管：钢板按要求的曲率辊成弧形，焊接成管段。适用于 各种直径、水头，造成价低。 (1) 纵缝：焊缝交错排列，避开两个中心轴 (2) 相邻管壁厚度差≯2mm，内部光滑，外部成台阶状。
各点的动水压力和变化过程。 水击压强→确定压力管道荷载和管线(最高压力线和最低压力
线)
二、压力管道直径的选择
1. 动能经济比较法：基本原理与渠道相同(要考虑 流速、水击压力的影响)，拟定几个直径，进行 动能经济计算，比较确定最优经济直径。
2. 经验公式法：简化条件推导公式。精度较低，初 步设计时采用
D 7 5.2Qm3 ax H
Qmax——压力管道设计流量，H—设计水头
3. 经济流速法：压力管道的经济流速一般为4~6m/s，
最大不超过7m/s，Ae= Qmax/Ve
第四节 钢管的材料和管身构造
一、钢管的材料
管道的受力构件有管壁、加劲环、支承环、支 座滚轮、支承板等
常用的钢材：经过镇静熔炼的热轧平炉低碳钢 或低合金钢，如：A3、16Mn，或经过正火的 15MnV、15MnTi。滚轮可采用A3、A4、A5、 16Mn或35、45等优质钢材。
三、供水方式
单元供水
联合供水
分组供水
第三节 水力计算和经济直径的确定
一、水力计算 恒定流计算：确定管道的水头损失，包括沿程和局部两部分。
➢ 沿程损失：处于紊流，可按曼宁公式计算 ➢ 局部损失：进口、门槽、渐变段、弯段、分岔等部位，
按水力学公式计算。
hw→电能→装机容量→管径选择 非恒定流计算：水锤计算(N变→Q变→H变) ，确定管道中
区，可沿山脊布置。 ➢ 明钢管首部设事故闸门，并考虑事故排水等
二、压力管道引进厂房的方式
1. 正向引近：低水头电站。水流平顺、水头损 失小，开挖量小、交通方便。钢管发生事故 时直接危机厂房安全。
2. 纵向引近：高、中水头电站。避免水流直冲 厂房。
3. 斜向引近：分组供水和联合供水。
二、压力管道引进厂房的方式
四、管身构造
四、管身构造
3、箍管：钢管外加钢箍。
钢管最小厚度： δmin≮(D/800+4)mm，或 6mm 防腐、防锈措施： 涂料、喷镀、化学保护。 加防锈厚度2mm。
第五节 明钢管的敷设方式、镇墩、 支墩和附属设备
一、敷设方式
明钢管一般敷设在一 系列支墩上，离地面
不小于60cm
转弯处设镇墩，将水 管完全固定，相当于 梁的固定端。