尾管
第七章 水轮机尾水管
第一节 概述
直锥形尾水管
弯管形尾水管
能源动力工程学院 何宝海
第一节 概述
弯肘形尾水管
直锥段
肘管段
水平扩散段
能源动力工程学院 何宝海
第二节 尾水管的作用原理
一、尾水管作用原理
转轮进口的水流能量 转轮出口的水流能量 水轮机利用的能量
E1 H
1
pa
g
v2
2
E2
第七章 水轮机尾水管
第一节 概述 第二节 尾水管的作用原理 第三节 尾水管的选择
能源动力工程学院 何宝海
第一节 概述
一、尾水管的作用
1.将转轮出口水流平顺地引向下游 2.利用转轮出口动能，减少出口动能损失 3.当转轮装在下游水面以上时，利用转轮出口至下游水 面的高程差
二、尾水管的类型
1.直锥形尾水管: 结构简单，制造容易，性能好。 2.弯管形尾水管: 卧式机组。 3.弯肘型尾水管: 减少开挖工作量。性能较直锥形差。
第三节 尾水管的选择
弯肘型尾水管的选择
尾水管的高度、肘管形 式、水平段长度是影响 其性能的主要参数。
尾水管单线图的绘制
能源动力工程学院 何宝海
三、尾水管内的损失
hw v5
2
相对损失
hw v5 hw 2g
2
v5
2
2g
hw v2
2
H
h w 1 w v2
2
由于
2g
hw
2g
1 w 所以，有
2 gH
不同比速水轮机（水头不同），相对损失不同！何宝海 能源动力工程学院
尾水管选型计算[指南]
![尾水管选型计算[指南]](https://img.taocdn.com/s3/m/0f744e1f591b6bd97f192279168884868762b8e4.png)
第三节尾水管选型计算尾水管是水轮机重要通流部件之一，尾水管的作用是将流过水轮机转轮的水引向下游，同时回收一部分水流能量，因此水电站都设有尾水管。
其型式和尺寸对水轮机的效率和运行的稳定性有很大的影响。
大型立式机组，由于土建投资占电厂总投资的比例很大，故一般选用弯肘形尾水管以降低水下开挖量和混凝土量。
弯肘形尾水管的几何形状及主要参数，如图1—2—1所示。
图1—2—1 弯肘形尾水管一、尾水管类型选择尾水管分为直锥形尾水管和弯肘形尾水管两类。
该电站总容量为58.7万KW，为大型水轮机组，如采用直锥形尾水管，将会带来巨大的挖深，因而是不经济的，所以尽管弯肘形尾水管的水里损失大些且水里性能不如直锥形尾水管，但由于挖深较小因而采用弯肘形尾水管。
该电站最高水头为95m，肘管宜设金属里衬。
二、尾水管各部尺寸的选择1．尾水管的高度h尾水管的高度h是指水轮机底环平面到尾水管底板的高度，它对尾水管的恢复系数、水轮机运行稳定性及电站开挖量有直接影响。
高度h越大，锥管段的高度可取大一些，因而降低了锥管段出口即肘管段进口及其后部流道的流速，这对降低肘管中的水力损失有利。
一般情况下，通过尾水管的流量愈大，h应采用较大的值，但h增大受到水下挖方量的限制。
h的确定，与水轮机型式有关。
由于混流式和定桨式水轮机在偏离最优工况运行时，尾水管中会出现涡带，引起机组振动，如果h太小，则机组振动加剧，故h选择时应综合考虑能量指标和运行稳定性。
根据经验，h一般可作如下选择：H＜120 m的混流式及定桨式水轮机，取h≥（2.3～2.7）D，取1=2.5 4.5=11.25m。
h=2.5D12．肘管的选择肘管段的形状十分复杂，因为水流要在肘管内拐弯90 ，同时要由进口圆形断面逐渐过渡到出口为矩形断面。
它对尾水管的恢复系数影响很大，且肘管中的水力损失最大。
肘管难以用理论公式计算，通常采用推荐的标准肘管，图1—2—2所示为4号系列肘管。
图中各部分的尺寸参数列于表1—2—4中。
尾水管的作用和原理
尾水管的作用和原理
1. 尾水管安装在水轮机的尾水道中,用于收集和利用水轮机尾水的能量。
2. 水轮机使用水流产生动力时,水流动能没有完全转换为机械能,还有部分残余动能。
3. 尾水管可以收集和利用这部分残余的水流动能,提高水能的利用效率。
4. 水从水轮机排出后速度较大,进入尾水管,对管壁产生动量冲击压力。
5. 这个压力会使管壁变形,通过机械传动装置带动发电机转动发电。
6. 尾水管的橫截面积会逐渐增加,减慢水流,维持压力来驱动管壁运动。
7. 也可以通过调节尾水管出口的断面来控制压力,改变发电量。
8. 尾水管发电方式简单可靠,没有额外水头要求,可以有效发挥残余水能。
9. 但输出功率较小,因此多用作水电站的辅助发电方式。
10. 合理设计尾水管的尺寸、材质、传动等参数,可以提高发电效果。
尾管固井
二、尾管悬挂装置组成及其附件
密封总称：由密封外壳和密封芯子组成。
密封外壳 密封芯子 挡块
二、尾管悬挂装置组成及其附件
回接筒 胶塞：包括钻杆胶塞和尾管胶塞。
球座总成
浮箍、浮鞋
三、工作原理
1. 体系DYX-AF型Φ244.5×Φ177.8（95/8"×7"）尾管封隔悬挂器采 用液压坐挂悬挂器、机械坐封封隔器方式。 2. 使用时配合专用的送入工具，将尾管封隔悬挂器及尾管下入到井内 设计深度。 3. 投球，当球到达球座后憋压，压力通过悬挂器本体上的传压孔传到
尾管固井技术介绍
内容介绍
一、尾管类型 二、尾管悬挂器组成及其附件
三、工作原理
一、尾管类型
1．钻井尾管。其目的在于封隔漏失层、高压层，或封隔键
槽井段等。
2．生产尾管。封固生产层，作生产用的尾管。 3．回接尾管。修复尾管以上套管，回接至井口或井内任何 部位。
二、尾管悬挂装置组成及其附件
1．尾管悬挂装置分为液压式和机械式两种。
液缸内，压力推动活塞上行，剪断液缸剪钉，再推动推杆支撑套，
并带动卡瓦上行，卡瓦沿锥面涨开，楔入悬挂器锥体和上层套管之 间的环状间隙里，当钻具下放时，尾管重作原理
4. 倒扣及固井作业完成后，缓慢上提送入工具，当涨封挡块提出回接 筒后，涨封挡块在弹簧作用下涨开，下放钻具，涨封挡块压在回接 筒上面。 5. 继续下放钻具，钻具重量通过涨封挡块传至回接筒，再传至锁紧滑 套，剪断销钉后挤压封隔器胶筒，封隔器胶筒在外力下挤压变形，
二、尾管悬挂装置组成及其附件
悬挂器本体总成：由锥体、液缸、活塞、卡瓦等件组成。
锥体
卡瓦
剪钉
计水轮机尾水管回收能量的认识与尾水管简单设计
对水轮机尾水管回收动能机理的认识一、水轮机的尾水管的作用1、将转轮出口的水流平顺地引向下游.2、利用下游水平面至转轮出口处的高程差，形成转轮出口处的静力真空，从而利用转轮的吸出高度 。
3、回收转轮出口的水流动能，将其转换为转轮出口处的动力真空，减少了转轮出口的动能损失，从而提高水轮机效率。
二、水轮机尾水管的工作原理由能量平衡方程：设转轮所利用的水流能量为ΔE△Ｅ=取2-2断面为基准面，则△Ｅ=() (1）(1）转轮出口没有装置尾水管水轮机没有装置尾水管，转轮出口直接与大气相通，则代入（1）式可得转轮所利用的能量为a p p =2())2(20221-∆+-=∆E h gH d υ（2）转轮出口装置圆柱形尾水管（如图所示）取5—5断面为基准面，对2—2，5—5断面列能量平衡方程式，则：由于圆柱形尾水管出口断面面积相等,代入上式化简得：代入(1）式可得转轮所利用的能量为：(3）转轮出口装置扩散形尾水管同转轮出口装置园柱形尾水管一样列能量平衡方程式,则式中 由于扩散形尾水管，则： =代入（1)式可得转轮所利用的能量为:由以上可以看出：结论： ())2(20221-∆+-=∆E h gH d υ 52255222202-∆+++=+++h g p g p h H s υγυγ())2(50222-∆+-+=∆E h g H H s d υ52255222202-'∆+++=+++h g p g p h H s υγυγ ())2(50253-'∆+-+=∆E h g H H s d υ())2(50222-∆+-+=∆E h g H H s d υ(1)没有装置尾水管时，转轮只利用了电站总水头的部分，同时损失掉转轮出口水流的全部动能(2)装置圆柱形尾水管时，与没有装置尾水管相比,此时转轮多利用了的能量。
这一多出部分称之为静力真空，它是在圆柱形尾水管作用下，转轮出口处不再是大气压而是相应的负压，由于负压存在相当于增加了作用在转轮两端的压力差。
高清图文+尾水管的作用、型式及其主要尺寸确定
弯肘型尾水管
减小厂房开挖深度，水力性能好，大中型号 水轮机均采用弯肘型尾水管。 组成：直锥段、肘管、出口扩散段。
1. 进口直锥段： 进口直锥段是一个垂直的圆锥形扩散管，D3为
直锥管进口直径，θ为锥管单边扩散角。
混流式：直锥管与基础环相接，(转轮出口直
径)， θ=7°~ 9°
轴流式：与转轮室里衬相连接，D3=0.937D1，
尾水管的作用、型式及其主要尺寸确定 一、尾水管的作用
转轮所获得能量等于转轮进出口之间的能量差：
E
E1
E
E2
1.无尾水管时：E 1 ( H 1
pa )
E2 A
H2
pa
2V22
2g
转轮获得能量：
EA
E1
E2 A
H1
(H2
2V22
2g
)
2
.
θ=8°~ 10°。
h3——直锥段高度，其长度增加将会导致开挖 量增加。一般在直锥段加钢板衬。
2. 肘管：
90°变断面的弯管，进口为圆形断面，出口 为矩形断面。F进/F出=1.3 曲率半径R小——离心力大——压力、流速 分布不均匀—hw大。R=(0.6~1.0)D4 为减小转弯处的脱流及涡流损失，肘管出口 收缩断面(hc)： 高/宽=0.25 3、出口扩散段： 矩形扩散管，出口宽度B5，
E1
E2B
H1
( 2V22
2g
h25 )
水轮机多获得的能量：
E
EB
EA
H2
(2V22 5V52
尾水管的作用型式
E
pa p2
（出口压力降低）。
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
故：
E
EB
EA
( 2V22
2g
5V52
2g
h25 )
= 静力真空（静水头）+动力真空（利用扩散使动能减小）
Δ E 即为尾水管回收的水能
E pa p2
E2A
H2
Pa
2V22
2g
EA
E1
E2A
H1
(
H2
2V2 2
2g
)
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
EA
E1
E2A
H1
(
H2
2V2 2
2g
)
说明：无尾水管水轮机所利
用的水能EA只占电站总水头H1 中的一部分，其余部分表现为
低不得小于2.3D1。
优先使用厂家提供的产品尺寸
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
⑤尾水管的水平长度（L）
定义：机组中心线到尾水管水平出的水口距离
增大L，使尾水管出口面积增大， 减小出口动能损失;但过分增大L，
尾水管内部水力损失以及厂房尺寸 增大.
通常取 L ( 3.5 ~ 4.5 )D1
（出口压力降低）。
第二节 尾水管的第作二章用、水轮型机式的及蜗其壳主、尾要水尺管寸和的气确蚀 定
尾水管的作用为： 1、汇集并引导转轮出口水流排往下游；
尾管、尾轴组件的制造和装配工艺及检验
第一节 艉轴管、螺旋桨轴组件的制造及检验(内场工程) 一、艉轴管泵压
艉轴管一般由前、中、后段三部分组成，前后端为铸钢件， 中段为板件卷制而成，其相互间焊接联接。泵压前须检查电 焊质量，板件焊缝 UT 加着色探伤，铸钢件与板件焊缝着色 探伤。 （一）工艺过程
5．螺纹应用环规进行检验； 6．外圆概况磁粉探伤。 四、螺旋桨轴与螺旋桨锥孔的拂刮及检验 （一）工艺过程 螺旋桨锥孔与螺旋桨轴的锥度应有良好的配合，一般采 取对螺旋桨锥孔进行拂刮，因此要求螺旋桨锥孔缩小 0.20.4mm。螺旋桨锥孔与螺旋桨轴的拂刮方法，一种是竖起来 拂刮，一种是横放拂刮，如果有条件的最好是竖起来拂刮。 如图 1-3 所示，把螺旋桨放置在搁凳上，用固定扳手把螺旋 桨固定在搁凳上，搁凳放置在预埋件 7 上，用水平仪 9 放在 螺旋桨平面上。调整搁凳使螺旋桨处于水平位置后，把搁凳 用连接螺栓 6 固定在预埋件上。螺旋桨轴 1 用专用吊板 3 连 接后吊起，用框式水平仪 9 检查垂直度。然后用蓝油均匀地 涂在螺旋桨轴锥部概况上。一切工作作妥后，吊车慢慢地放 下直至到位，用 0.05mm 塞尺检查螺旋桨的大小端后，用液 压千斤顶把尾轴顶松，吊车把螺旋桨轴吊起，检查螺旋桨锥 孔的接触面积与接触点。根据接触情况，可先用一般砂轮的 风磨机修正，用以上方法重复检查螺旋桨锥孔的接触情况。 拂刮时，螺旋桨锥孔小端没有色油处也要磨去，以防液压泵 紧时被卡住。修正至较理想的状态时，可用 100 粒的油石砂 轮风磨机修正，这样即可提高螺旋桨锥孔的接触面，又可提 高螺旋桨锥孔概况的粗糙度。再重复以上的检查方法修正
如图 1-1 所示，艉轴管两端用闷板和连接螺栓接拢， 平面用 O 型圈密封，先用自来水软管接到进水阀 8，向尾管 内灌水直到透气阀 4 有水流出，把阀 4 、阀 8 关闭，拆去
尾轴管
尾轴管1、概述尾轴管精加工无余量上船焊接安装工艺适用于油润滑、水润滑的各种的各种常规轮、货船等。
——船轴径在150㎜~500㎜，长度在8000㎜以内。
工艺含尾轴管的粗加工、组装、精加工、拉线定位上船焊接等。
2、尾轴管零件的粗加工2.1根据尾管零件粗车尺寸图（YTHW611-424-02-08）检查前后尾轴毂及无缝管的加工余量。
2.2镗床加工轴管两端面，首先检查轴管的弯曲度，应不大于2㎜，加工两端面，倒焊口，按图纸尺寸加工长度，加工前后轴管内孔，应与前后轴毂定位，部位配镗，要求精度按基孔制，过度配合4级精度加工，轴管加工好后上平台，在轴管外圆画出与前后轴毂的定位线和加油孔位置，钻孔，铰丝。
两端划四等份位置线。
3、尾轴管的组装工艺3.1组装尾管与前轴毂。
把前轴毂垂直放在焊工平台上，再垂直吊起轴管，对准已画好的对接线装正。
点焊几个点，用拉线法检查。
轴管与前轴毂外圆的平行度≤1㎜，再转45°测量。
保证平行后，用电焊间断焊牢。
3.2同样组装后轴毂，并测量平行度。
保证三段在同一轴线上，同轴度≤1㎜。
3.3焊接技术要求3.3.1焊接前的准备为焊接方便，检查两轴毂同心度，方便准确，须自制一个水平胎架，但是要有足够的强度，保证轴管在V形铁上转动，胎架不动，要求尺寸如下：高度根据人字架板的长度定，一般600㎜高就可以了，两V型铁间距要根据轴管的总长度定，两支点最好架在离轴毂焊接部位200㎜外，V形铁尺寸要根据轴管直径决定，最少要托主轴管直径的二分之一，确保转动时安全灵活。
一般破口采用半自动切割机切割，但必须铲磨等机械加工方法除去氧化物等，预热不小于65度。
3.3.2一般采用二氧化碳气体保护焊进行焊接，但要注意防风防潮，摆动宽度最大16㎜（电流、电压按焊接工艺）。
3.3.3轴管与轴毂的焊接为多层多道焊，在下一道焊接前，应将前道焊缝清理干净，焊接方法与上一道相反。
多道、多层焊接，表面重叠焊缝相交外下凹不对于1.5㎜，焊缝咬边深度不超过0.5㎜，不得有气孔焊渣等缺陷。
尾管固井技术资料
六. 尾管回接工艺
1. 尾管回接工艺的应用范围: (1)当钻井尾管或生产尾管以上套管受到损坏, 需要修补时, 可以将尾管回 接到井口或任意位置; (2)需要长封固段的深井, 因静压过高易压漏地层, 注水泥作业无法进行时, 可以采用先下尾管注水泥后, 再从尾管座环回接到井口或任意位置。 2. 尾管回接工艺的基本条件和要求: (1)尾管回接的基本条件是已下尾管悬挂器上必须有回接座环; (2)所有回接尾管都必须注水泥固定; (3)回接尾管既要保证上部的套管头坐在水下泥线悬挂器上又要保证下部 回接密封总成插入回接座环。海上钻井平台的特殊性, 使回接工艺变得更 加复杂。回接尾管的总长度却受到水下泥线悬挂和已下尾管回接座环的 限制, 加上井下高温对套管伸长的影响, 使确定回接尾管长度十分困难, 很 难满足上述要求, 解决的办法可以通过如下方法来实现: ①计划尾管作业时, 预先将尾管回接座环加长。座环增加的长度要以温度 和尾管自重使套管伸长等因素为主要依据, 同时也得做出增加下入工具长 度的计划; ②使用试下回接尾管的方法。即将回接尾管一直下到回接座环底部, 该回 接芯管密封总成插入回接座环, 已知尾管到转盘面的总长度后起出回接尾 管自泥线悬挂到转盘面部分的套管, 并选用较为合适的套管装上泥挂送入 工具, 坐在泥线悬挂上, 控制回接芯管密封总成能插进回接座环,但不要接 触座环底部。
第三节. 下尾管程序
1. 按照图6-14尾管部件入井程序组装管串下井。 2. 定期灌钻井液, 一般规定每下5～10根灌满一次。 3. 控制下放速度。根据本章第三节的方法计算尾管下放速度。 4. 尾管下完以后循环钻井液, 准确记录悬重。 5. 连接带有下入工具的尾管悬挂装置。 6. 用钻杆将尾管悬挂装置送入井内, 每下10柱钻杆灌满钻井液。 7. 当尾管装置入井后, 井内管柱不许转动。 8. 当尾管下至离井底一根钻杆单根时, 接上水泥头, 开泵循环 钻井液, 并缓慢将管柱下到井底, 当接触井底后上提到坐挂深度 处, 循环钻井液, 当循环到井下情况正常后开始坐挂程序。 9. 记录悬重。 10. 投坐挂球, 并用慢泵速将球送至承托接头, 缓慢加压到8.27 兆帕(1200磅/英寸2), 将会注意到有片刻的泵压下降, 这将意味 着液缸销钉被剪断。
尾水管的型式及主要尺寸分析
尾水管的型式及其主要尺寸的确定一、 直锥形尾水管（用于小型水轮机：→转轮直径m D 8.05.01～＜） 如图所示，为一竖轴水轮机的直锥形尾水管，mm D D )105(13～+=433～=D L(对于立式机组L ≤4ｍ)，锥角θ＝12°～16°附注：应当指出：当θ＞16°时，采用喇叭形尾水管，322～=D L从而，D D Ltg 3522+=θ方法一：经验法为保证尾水管排出的水流能在尾水渠中顺畅流动，尾水渠的尺寸应不小于下列数值：D ～h 3)5.11.1(=(ｈ值不宜过分取大值) D ～B 3)0.12.1(= B C 85.0= 方法二：查图法D ～h 5)0.16.0(=(ｈ值不宜过分取大值) D ～B 5)7.04.0(= B C 85.0=二、弯锥形尾水管（用于卧轴HL水轮机）三、弯肘形尾水管（大中型电站）大中型电站为了减小尾水管的开挖深度,均都采用弯肘形尾水管：1. 进口直锥管h 1、h 2由转轮设计中求得： (HL 式水轮机中有如下推荐) mm ～D 308.34.121==ｈｍ时，； mm ～D 450.61.421==ｈｍ时， 直圆锥管的高度：D h 33)25.14.0(～=D 3为直锥管的进口直径，锥管的单边扩散角θ值：HL 式：直锥管与基础环相接，则=D 3转轮出口直径D 2，θ=7°～9°ZL 及转桨式：与转轮室里衬相连接，=D 3D 937.01，θ=8°～10°(轮毂比小于等于0.45时，取较大值有；同时，当轮毂比大于0.45时，θ取较小值)2.肘管一般推荐使用半径D R 4)0.16.0(～=，外壁R6及上限，内壁R7用下限； 肘管高度h 4：D h 44=； 肘管长度L 1：D L 35.141= 为减小转弯处的脱流及涡流损失，肘管出口收缩断面(h c)：高/宽=0.25；同时进出口端面面积比为：3.1/＝出进F F大中型ZL 式机组及水头H ≤200ｍ的高比转速HL 式机组采用标准混凝土肘管如下所示：水头H＞200ｍ的低比转速HL式机组，由于水流速度大，肘管需加钢板里衬，不再采用下图所示的标准肘管，而采用由圆形进口断面经椭圆过渡到矩形出口断面的肘管，如下图：3. 尾水管的高度与水平长度尾水管的总高度ｈ：ZL 及转桨式－h ≥2.3D1，最低不得小于2.0D1低比转速(D1 > D2)HL ：h ≥2.2D1高比转速(D1<D2)HL ：h ≥2.6D1，最低不得小于2.3D1总长度通常取：D L 1)5.45.3(～= 4. 出口扩散段顶板长度为D D L L ～～L 2112)4.28.1()32(==-=，α=10°~13°，底板水平（少数情况下为减少开挖量而抬高尾水管，此时一般不超过6°~12°，低比转速水轮机取上限）扩散段B 5：ZL 及转桨式－D B ～15)7.23.2(=；HL 式－D B ～15)3.37.2(= 扩散段h5：D h ～25)5.10.1(=当ｍ～＞12105B 时，允许加隔墩： B b ～55)15.01.0(=b ～R 5)63(=，b ～r 5)3.02.0(=D l 14.1≥5.推荐的尾水管尺寸混流式和轴流式水轮机尾水管的尺寸，一般情况下可按下表选用：。
尾水管的作用
一、尾水管得作用尾水管就是反击式水轮机所特有部件，冲击式水轮机无尾水管。
尾水管得性能直接影响到水轮机得效率与稳定性，一般水轮机中均选用经过试验与实践证明性能良好得尾水管。
反击式水轮机尾水管作用如下：1.将转轮出口处得水流引向下游；２.利用下游水面至转轮出口处得高程差，形成转轮出口处得静力真空；３。
利用转轮出口得水流动能,将其转换成为转轮出口处得动力真空。
图5-６９表示三种不同得水轮机装置情况：没有尾水管;具有圆柱形尾水管；具有扩散形尾水管。
图5－69在三种情况下，转轮所能利用得水流能量均可用下式表示(5—3８）式中——转轮前后单位水流得能量差；——转轮进口处得静水头;——大气压力；—-转轮出口处压力;-—转轮出口处水流速度。
在三种情况下，由于转轮出口处得压力及不同,从而引起使转轮前后能量差得变化。
图５—69 尾水管得作用１.没有尾水管时如图5-6９。
转轮出口代入式(5—３8)得（5-39）式（5-39）说明,当没有尾水管时，转轮只利用了电站总水头中得部分,转轮后至下游水面高差没有利用,同时损失掉转轮出口水流得全部功能。
2.具有圆柱形尾水管时如图5-69.为了求得转轮出口处得压力，列出转轮出口断面２及尾水管出口断面5得伯努利方程(5-40）式中——尾水管内得水头损失。
因此上式亦可写成（5—41)式中称为静力真空,就是在圆柱型尾水管作用下利用了所形成。
以值代入式(５-３８），得到采用圆柱型尾水管时,转轮利用得水流能量即（5-4２）从式（５-４２)可见与没有尾水管时相对比较，此时多利用了吸出水头，但动能仍然损失掉了,而且增加了尾水管内得损失,即此时多利用了数值为得能量（静力真空值)。
3。
具有扩散型尾水管时如图5—69。
此时根据伯努利方程可得出：断面2处得真空值为:（5—43)比较式（5-４3）与式（5-41）可见,此时在转轮后面除形成静力真空外，又增加数值为得真空称为动力真空，它就是因尾水管得扩散作用,使转轮出口处得流速由减小到形成得。
尾管、尾轴组件的制造和装配工艺及检验
第一章艉轴管、螺旋桨轴组件的制造和装配工艺及检验第一节艉轴管、螺旋桨轴组件的制造及检验(内场工程)一、艉轴管泵压艉轴管一般由前、中、后段三部分组成，前后端为铸钢件，中段为板件卷制而成，其相互间焊接联接。
泵压前须检查电焊质量，板件焊缝UT加着色探伤，铸钢件与板件焊缝着色探伤。
（一）工艺过程如图1-1所示，艉轴管两端用闷板和连接螺栓接拢，平面用O型圈密封，先用自来水软管接到进水阀8，向尾管内灌水直到透气阀4有水流出，把阀4 、阀8关闭，拆去自来水软管，用压水泵的软管与进水阀8接妥，按艉轴管图的压水要求压力进行泵水，压力达到要求后（0.2Mpa钢规第三篇11.2.5.6），关闭进水阀8，检查艉轴管及焊接处有否渗漏现象，同时检查艉轴管焊接质量。
经过检查合格后，才能把艉轴管送至下一工序，即送船体图1-1 艉轴管泵压示意图1．艉轴管2．闷板3．连接螺栓4．透气阀5．压力表6．螺母7．压水泵8．进水阀9．密封圈（二）检验内容1．要求提供材质报告，磁粉探伤报告，超声波探伤报告，（检验要求可参照船体铸钢件检查标准JCSSTI-1978）；2．要求提供铸钢件产品证书，核对产品证书号及炉号的钢印；3．检查压力表是否在有效期内；4．打开放气阀确认没有空气；5．根据《钢规》第三篇11.2.5.6要求，检查压力表压力为0.2Mpa，确认艉轴管焊接处没有渗漏现象。
二、中间轴及螺旋桨轴机加工检验中间轴及螺旋桨轴机加工检验应在机床上进行，检验内容如下：（一）要求提供材质报告，核对产品证书号及炉号的钢印；（二）检查测量所用仪表及磁粉探伤仪器的有效期，检查磁粉探伤操作人员的操作证书是否有效；（三）轴表面磁粉探伤检查，检查区域为：1．螺旋桨轴锥度处；2．法兰圆角处；3．圆弧过渡处；4．轴承处；（四）机加工尺寸及精度检验1．按图检验长度及外圆尺寸，轴外圆尺寸用外径千分尺测量垂直与水平方向两个位置的尺寸，测量表面粗糙度（用粗糙度仪或样板），用百分表测量径向及轴向跳动是否符合图纸要求（轴在机床上旋转，百分表放在要测量的位置，百分表波动的范围即为跳动值）。
尾管
尾管尾管（tail pipe）、又称钻井衬管。
在已下套管的井内，只对裸眼井段下套管注水泥，而套管顶点未延伸到井口的套管柱称尾管。
用途分类：尾管根据下入井内目的不同，分采油尾管、技术尾管、保护尾管和回接尾管。
采油尾管作为完井套管，代替生产套管用;技术尾管用来加深技术套管; 保护尾管用于修复损坏或断落的套管; 回接尾管是把下部尾管回接到技术套管内，覆盖已损坏的套管。
技术优点技术Repose品牌致力于将汽车的排气管改造到一个接近完美的水准，严格把控改装排气管时的每个环节，作为一直引用德国的理念与改装技术品牌之一，关心每位用户所想是Repose改装的方向，并且会对车主详细讲解相关改装方向的技术。
在抽油管柱中：泵下加尾管+-筛管+沉砂管+丝堵，这种管柱结构主要有以下几方面的：优点1、泵下尾管又称缓冲管，可以起到沉砂和异物的作用，可以防止油流直接进泵易出现泵卡现象。
2、对供液能力差的油井，如果地面抽油机负荷已经不允许泵挂再加深，通过加深尾管，可以起到加深泵挂的作用。
3、对油气比比较高，容易气体影响的井，通过泵下尾管，可以减缓气体对泵的影响。
4、储层异物沉降至沉砂管后，可以通过日常检泵进行处理，避免长期沉降至射孔段以下口袋，影响以后施工作业。
以及冲砂作业对储层的污染。
尾管相关：Repose一个源于德国技术的排气系统品牌，创立于1995年，由一个热爱赛车的团队，全身心研究排气改装技术，创办人Robin，创立时的理念就是“Enjoy TheDynamic Technology”.研发Repose的研发中心建立在德国的慕尼黑，在18年间，工程师不断研究，使得Repose成功成为排气喉业界中的佼佼者，完全是凭借创办人Robin对改装行业形式的颠覆与创新。
材质Repose采用最高等级材质不锈钢（SUS304），SUS304不锈钢管属于德国牌号材质的不锈钢管，具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能，能保证产品的使用寿命。
尾水管安装的安全技术要求
尾水管安装的安全技术要求（1）尾水管安装前，应清理排除施工现场的杂物、积水，并设置基坑排水设施。
（2）潮湿部位应选用不大于24V照明设备和灯具，尾水管里衬内应使用不大于12V照明设备和灯具，不应将行灯变压器带入尾水管内使用。
（3）在安装部位应当设置必要的人行通道、工作平台及爬梯，爬梯应设扶手，通道及工作临边应当设置护栏和安全网等设施。
设施基础应固定牢靠，并满足承载要求。
（4）机组标高、中心等位置性标记的标示应清晰、牢靠，且进行有效防护。
（5）在尾水管内作业，使用电焊机、角磨机等电气设备时应对设备电缆（线）进行检查，不得有破损现象。
电缆（线）应悬挂布置，不允许随意拖拽，避免损坏电缆（线）造成漏电。
（6）肘管及锥管安装前，应检查各部件支撑架固定是否牢固。
安装过程当中，楔子板、千斤顶、拉伸器等应放置或固定安全可靠。
（7）安装在肘管、锥管上的补气管、测压管等管口应采取可靠封堵保护措施。
（8）拆除工作平台、爬梯等设施时，采取可靠的防倾覆、防坠落安全措施。
²尾水管内支撑拆除的注意事项1）拆除前，除拆除工作所用的跳板外，其他可燃材料应全部清除，并确保尾水管内通风良好。
2）内支撑拆除前应该制定拆除方案，并进行安全技术交底。
3）内支撑拆除应从上至下逐层拆除。
4）爬梯应固定牢固，并设有护笼。
5）内支撑拆除材料应选用防火材料，并配置消防器材，平台上不得存放拆除的内支撑。
以尾水管内支撑作为施工平台时，应对内支撑的强度进行验算，并对内支撑焊缝进行检查。
6）不得将拆除的内支撑直接丢入尾水管下部。
7）内支撑吊出前，应对绳索绑扎情况进行检查；吊出基坑时，施工人员应当及时撤离。
²尾水管防腐涂漆的注意事项1）尾水管里衬防腐涂漆时，应使用不大于12V的照明设备和灯具。
2）尾水管里衬防腐涂漆时，现场严禁有明火作业，并配备足够的消防设施。
3）涂漆工作平台及脚手架应经联合验收，并悬挂验收合格证书方可使用。
4）防腐施工时，施工人员应当配备防毒面具及其他防护用具，现场应当设置通风及除尘等设施。
[指南]尾水管结构
![[指南]尾水管结构](https://img.taocdn.com/s3/m/44d1fd32cec789eb172ded630b1c59eef8c79abb.png)
水电站尾水管结构尾水管是水电站厂房水下部分的主要承重结构之一，它的内部形状和尺寸由水轮机制厂通过水力模型试验确定。
弯形尾水管按其构造特点分为锥管段、弯管段和扩散段三部分。
锥管段四周为大块体混凝土，一般不需进行结构计算；弯管段与扩散段则为顶板、底版、边墩和中墩的复杂空间结构(图1)，计算较为繁杂。
图（1）4H型尾水管（a）立体图；(b)纵剖面图；(c)平剖面图一、尾水管弯管段结构计算简图选取尾水管弯管段通常指自中间隔墩的墩头到锥管以下这一段。
由于弯管段的顶板一般都很厚，可视为边墩固定于顶板，边墩连同底板按倒框架计算最为简便，并假定底板反力均匀分布。
通常切取一至两个剖面，如图（2）1-1断面。
图（2）弯管段1-1截面按平面倒框架计算简图二、尾水管扩散段结构计算简图选取由于尾水管扩散段的顶板厚度、孔口高度和荷载分布在顺水流方向均有变化，故计算截面通常要选取2—3个（见图（2）中的2-2 、3-3 、4-4断面）。
一般选取扩散段起始截面、排架柱脚(墙脚)下面和尾水管出口截面等作为计算截面。
例如出口截面，计算方法常采用以下两种：1．上部框架与底版分开计算（图3）（1）先把上部框架作为固定于基础的框架切开，用力矩分配法求出两脚处的弯矩。
（2）分别计算为使框架柱脚a、d端产生一对称的角位移，并切使所需施加于a、b两端的弯矩，称为“框架的抗挠刚度”，记为。
（3）在外荷载作用下弹性基础梁将发生变形。
假定a、d两端“固定”，使角位移，计算a、d两端的弯矩，既为弹性基础梁的固端弯矩。
（4）计算使弹性基础梁两端a、d产生端产生一对称的角位移，并且使所需施加于a、b两端的弯矩，称为“弹性基础梁在a、b两点的抗挠刚度”，记为。
（5）最后取框架和弹性基础梁的固端弯矩的代数和，按两者抗挠刚度分配不平衡弯矩，即得框架和弹性基础梁a、d端各自的弯矩值。
再按静力平衡条件，分别求出框架和弹性在实际荷载作用下的内力值。
图（3）弹性地基单跨框架计算简图2．弹性地基上的封闭框架计算（图4）（1）先不考虑地基影响，将框架上所作用的全部垂直荷载(水平荷载一般为作用在边墩上的对称外水压力，对地基反力图形没有影响)，按材料力学偏心受压公式初步拟定弹性基础梁的第一次近似反力图形，将弹性基础梁分为10等分，每一等分段上的反力以集中力表示，然后以此作为框架上外荷载之一。
尾水管开挖支护方案
尾水管开挖支护方案
一、尾水管开挖
1、尾水管开挖顺序
先贯通1#机尾水管,为厂房下部开挖创造条件，然后进行3#、1#机尾水管开挖。
2、开挖
基岩洞段开挖选用YT-28/7655型气腿式手风钻造孔，辅以车载钻架平台，中下部四孔楔形掏槽，周边光爆，MS1～MS20段非电塑料导爆管爆破网络。
C类围岩开挖应遵循“短进尺、弱爆破、勤观察、强支护”原则施工，单循环进尺1.5m。
B类围岩单循环进尺2.0m。
A类围岩单循环进尺2.5m。
3、出碴
选用ZL-50型装载机端运至尾闸室装10t自卸汽车运至弃碴场。
二、支护结构
1、A类围堰支护结构
顶拱106.26°范围内喷射混凝土δ=15cm。
2、B类围岩支护结构
边墙顶拱系统锚杆（φ25，L=3.0m，＠=1.0×1.0m）+挂钢筋网（φ6，＠=15×15cm）+喷射混凝土（δ=15cm）。
双级尾管固井技术(精)
4、性能特点
①液压控制实施座挂，可用于多种井况。 ②胶塞球座均设计锁紧装置，碰压可防止回移，且具 有良好的可钻性。 ③密封总成利用“W”形多组合密封，双向密封性能好。 ④悬挂器上下均配有扶正环，可以保证扶正效果。又 可以保护液缸、卡瓦不受损伤。 ⑤倒扣操作方便可靠，无需找中和点，只要将钻具下 压5-10吨，然后正转即可倒扣。
尾管悬挂器设计原理、工具结构和座挂原理的不同，它又可以
分为机械式和液动式两种，而目前常用的是液压式这种悬挂器 主要是依靠专门的结构附件，通过井内蹩压来实现尾管座挂， 可用于任何井型（直井、定向井）。 固井技术服务公司
2、液压悬挂器主要结构及附件
1)悬挂器主要由两部分组成：悬挂器本体和送入工具 本体：锥体、液压缸、活塞、剪切销钉、推进杆、卡瓦、 回接筒、扶正块等。如果是双液缸的，卡瓦分上卡瓦 和下卡瓦等，只能一次性使用。 送入工具：提升短节、变扣接头、倒扣螺母、中心管等 组成，可以回收，检修后可重复使用。 2) 配套使用的附件:浮鞋、浮箍、球座短节、大小胶塞 及铜球 3)悬挂器主要规格： φ339.7mm×φ244.5mm
6、尾管固井特点：
（1）泵压高，施工困难，由于悬挂器的结构设计所至，它的 流道截面积较重合段已有大幅度下降，而且座挂后流道截面 积还要下降许多。例如φ244.5mm×φ139.7mm悬挂器座挂后， 流道截面积仅31cm2，下降41.5%，只相当φ6.28mm的通径， 环容只有3.1l/m，只是重合段环容的12%，若和裸眼段环容相 比则下降的更多。这样一来，固井中此处必然产生大量压耗， 导致泵压猛增。
固井技术服务公司
所谓双级固井工艺技术是 指通过一种特殊固井工具-分级 箍及其各种配套的塞子，来实 现将较长的水泥封固井段分成 两段进行封固。
尾水管的作用之欧阳学创编
一、尾水管的作用尾水管是反击式水轮机所特有部件，冲击式水轮机无尾水管。
尾水管的性能直接影响到水轮机的效率和稳定性，一般水轮机中均选用经过试验和实践证明性能良好的尾水管。
反击式水轮机尾水管作用如下： 1．将转轮出口处的水流引向下游；2．利用下游水面至转轮出口处的高程差，形成转轮出口处的静力真空；3．利用转轮出口的水流动能，将其转换成为转轮出口处的动力真空。
图5-69表示三种不同的水轮机装置情况：没有尾水管；具有圆柱形尾水管；具有扩散形尾水管。
图5-69在三种情况下，转轮所能利用的水流能量均可用下式表示)2()(22221g V g P g P H E E E a d +-+=-=∆ρρ（5-38）式中E ∆——转轮前后单位水流的能量差；d H ——转轮进口处的静水头；a P ——大气压力；2P ——转轮出口处压力；2V ——转轮出口处水流速度。
在三种情况下，由于转轮出口处的压力2P 及2V 不同，从而引起使转轮前后能量差的变化。
图 5-69 尾水管的作用1．没有尾水管时如图5-69)(a 。
转轮出口g P g P aρρ=2代入式（5-38）得 g V H E d 222-='∆（5-39）式（5-39）说明，当没有尾水管时，转轮只利用了电站总水头中的d H 部分，转轮后至下游水面高差s H 没有利用，同时损失掉转轮出口水流的全部功能g V 222。
2．具有圆柱形尾水管时如图5-69)(b 。
为了求得转轮出口处的压力g P ρ2，列出转轮出口断面2及尾水管出口断面5的伯努利方程ωρρh g V h g P g V g P H h a s ++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+++2222222 (5-40)式中ωh ——尾水管内的水头损失。
因此ωρρh H g P g P s a +-=2上式亦可写成ωρh H g P P s a -=-2（5-41） 式中g P P a ρ2-称为静力真空，是在圆柱型尾水管作用下利用了s H 所形成。
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3、起出钻具5-10柱（根据注灰附加量在技术套管内的高度决定起出的钻具立柱数）开泵3-5分钟将钻具内多余水泥浆顶出后通继续起钻；
4、在起钻过程中，如果发现钻具不反喷钻井液或液面不下降，应立即接方钻杆开泵循环，将钻具内水泥浆顶出后再继续起钻，防止水泥浆将钻具水眼封固；
3、由施工井队按照施工进度报拉运车辆，在报拉运车辆时要交代清楚拉运数量（m3）、吨位，同时要求拉运车辆在装车前必须清洗干净；
4、到井重浆要求泥浆工测量其性能是否满足固井要求，性能不符合要求不能进行固井施工。
五、尾管固井后不需要循环的施工井，在固完井起钻时应注意哪些问题？
1、提前做好起钻的各项准备工作；
通井组合采用两趟钻进行通井，第一趟钻采用：引子+欠尺寸球型扶正器+2根钻铤+1柱加重钻杆+倒装钻具进行通井；第二趟钻采用：引子+足尺寸螺旋扶正器+2根钻铤+1柱加重钻杆+倒装钻具进行通井；
四、尾管完井时需要准备重泥浆时，应注意哪些问题？
1、根据固井协作会上要求的重浆数量（m3）、密度和粘度大小、由钻井液公司负责报重浆计划，并对配置的重浆性能进行监测；2、重泥浆的悬浮性能和流动性能要满足可泵要求；
2、通井时遇阻点和全角变化率大的井段要认真划眼；
3、通井到底后以钻进时排量循环两个循环周，调整好钻井液性能；
4、短起至技套内，下钻到底循环好钻井液，裸眼段打入含有润滑材料钻井液；
5、起钻至悬挂点位置钻具称重，校核钻具扭矩大小并记录好。
三、对于上翘水平井、A点以下井段全角变化率较大的井、尾管柱上光管和筛管外径不一致，筛管外径较大的井，重复井段不进行固井时，对通井钻具组合有何要求？
一、尾管完井需要做哪些准备工作？
1、资料的准备
2、井眼的准备
3、尾管、尾管附件和工具的准备
4、，尾管柱只下入光管和外径一致的割缝筛管，重复井段不进行固井时，在井眼准备上应注意哪些问题？
1、通井组合采用：引子+欠尺寸球型扶正器+2根钻铤+1柱加重钻杆+倒装钻具进行通井；
六、尾管固井后需要钻分级箍、盲板、碰压座、浮箍等尾管附件、工具时应注意哪些问题？
1、应选用牙轮钻头；
2、采用低转速低钻压，尤其是钻压不宜过大；
3、不允许提起钻具下砸所钻部位；
4、要防止井口落物造成卡钻；