阅读说明：本技术 一种采用s型弯管的井式进出水口结构 (Well type water inlet and outlet structure adopting S-shaped bent pipe ) 是由 陆冬生 李冰 王春生 孙双科 柳海涛 毋敏 张红梅 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种采用S型弯管的井式进出水口结构,包括从上到下依次连接的分流体、竖井、弯管、平洞,弯管由上圆弧弯管和下圆弧弯管组成,上圆弧弯管与下圆弧弯管为两段反向圆弧弯管,分流体、竖井、上圆弧弯管、下圆弧弯管、平洞的轴线在同一平面上且垂直于地面。将井式进出水口的下部弯管段由纺锤体型改为S型等直径弯管后,抽水工况下竖井上部各孔口出流更趋于均匀化,从而可改善各孔口平面及垂向流速分布不均问题,拦污栅断面底部负流速消失,水头损失明显减小,经济效益高,在组合工况下各项水力学指标均能满足设计和规范要求。与传统体型相比,体型及结构设计简单化,水力学条件更好,值得在抽水蓄能项目中广泛推广和应用。(The invention discloses a well type water inlet and outlet structure adopting an S-shaped bent pipe, which comprises a flow distribution body, a vertical well, a bent pipe and a flat tunnel which are sequentially connected from top to bottom, wherein the bent pipe consists of an upper arc bent pipe and a lower arc bent pipe, the upper arc bent pipe and the lower arc bent pipe are two sections of reverse arc bent pipes, and the axes of the flow distribution body, the vertical well, the upper arc bent pipe, the lower arc bent pipe and the flat tunnel are on the same plane and are vertical to the ground. After the lower bent pipe section of the well type water inlet and outlet is changed into an S-shaped equal-diameter bent pipe from a spindle shape, the outflow of each orifice at the upper part of the vertical shaft is more uniform under the water pumping working condition, so that the problem of uneven distribution of flow velocity on the plane and the vertical direction of each orifice can be solved, the negative flow velocity at the bottom of the section of the trash rack disappears, the water head loss is obviously reduced, the economic benefit is high, and all hydraulic indexes can meet the design and standard requirements under the combined working condition. Compared with the traditional body type, the body type and the structural design are simplified, the hydraulic condition is better, and the device is worthy of being widely popularized and applied in pumped storage projects.)

一种采用S型弯管的井式进出水口结构

技术领域

本发明涉及抽水蓄能电站工程进出水口，尤其涉及一种可改善流速平面及垂向分布、且可消除拦污栅孔口底部负流速的采用S型弯管的井式进出水口结构。

背景技术

抽水蓄能电站进出水口型式主要有侧式和井式两种，井式进出水口可以布置在库盆底部的任何位置，布置灵活，能较好的解决进出水口过坝问题，国内的西龙池、溧阳、沂蒙等抽水蓄能电站均采用了井式进出水口型式，应用愈加广泛。抽水蓄能电站具有抽水和发电两种运行工况，水流是双向的，受竖井底部弯管段影响，井式进出水口在抽水工况下存在各流道分流比不均匀、拦污栅断面流速分布系数大、底部出现负流速等水力学问题，对工程运行存在不利影响。传统的井式进出水口底部弯管采用纺锤体型，在此基础上科研人员前后做了大量的数值分析和模型试验研究工作，但仍然没有得到实质性的改善，因此急需转变思路找到一种行之有效的办法，研发出一种新型的井式进出水口结构型式，彻底解决以上水力学问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种采用S型弯管的井式进出水口结构，改善抽水工况下各孔口流道水力学条件较差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种采用S型弯管的井式进出水口结构，包括从上到下依次连接的分流体、竖井、弯管、平洞，弯管由上圆弧弯管和下圆弧弯管组成，上圆弧弯管与下圆弧弯管为两段反向圆弧弯管，分流体、竖井、上圆弧弯管、下圆弧弯管、平洞的轴线在同一平面上且垂直于地面。

所述竖井由扩散段和直管段组成。

所述上圆弧弯管和下圆弧弯管的横断面为圆形等直径管，且与竖井直管和平洞直径相同。

所述上圆弧弯管和下圆弧弯管轴线相切，且上圆弧弯管与竖井轴线也相切，下圆弧弯管与平洞轴线也相切。

所述上圆弧弯管和下圆弧弯管的转弯半径相等，下圆弧弯管的转角大于上圆弧弯管转角。

本发明的有益效果是：将井式进出水口的下部弯管段由纺锤体型改为S型等直径弯管后，竖井上部出流更趋于均化，从而可改善抽水工况流速分布不均问题，同时拦污栅断面底部负流速消失，水头损失减小，在组合工况下的各项水力学指标均能满足设计和规范要求。与传统体型相比，本发明体型设计更简单，水力学条件更好，值得在抽水蓄能项目中广泛推广和应用。

附图说明

图1是本发明采用S型弯管的井式进出水口结构的立面示意图；

图2是本发明采用S型弯管的井式进出水口结构的平面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“反向”、“顶/底部”、“上/下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1、2所示，本发明1的采用S型弯管的井式进出水口结构，包括从上到下依次连接的分流体1、竖井2、弯管、平洞4，弯管由上圆弧弯管31和下圆弧弯管32组成，上圆弧弯管31与下圆弧弯管32为两段反向圆弧弯管，分流体1、竖井2、上圆弧弯管31、下圆弧弯管32、平洞4的轴线在同一平面上且垂直于地面。

所述竖井2由扩散段和直管段组成。上圆弧弯管31和下圆弧弯管32的横断面为圆形等直径管，且与竖井2直管和平洞4直径相同。上圆弧弯管31和下圆弧弯管32轴线相切，且上圆弧弯管31与竖井轴线也相切，下圆弧弯管32与平洞4轴线也相切。上圆弧弯管31和下圆弧弯管32的转弯半径相等，下圆弧弯管32的转角大于上圆弧弯管31转角。

本发明的工作原理为：抽水工况下进出水口为出流状态，水流从平洞4进入竖井2后，由于流向改变，竖井内流速不均，造成分流体1各孔口流量分配不均。采用组合弯管连接竖井1和平洞4后，水流经过两次相反方向的转向，竖井2内的流速会更趋均匀化，从而改善进出水口各孔口流量分配不均、底部出现负流速等一系列水力学问题。

下面以采用了本发明技术方案的某大型抽水蓄能电站工程为例结合附图进一步说明：

某大型抽水蓄能电站工程，上水库采用井式进出水口，位于库盆东南侧位置。上水库进出水口共2个，其体型相同，并列布置，为解决出流时水流流态等问题，应用了本发明的进出水口结构体型，从上至下由分流体1、竖井2、上圆弧弯管31、下圆弧弯管32和平洞4组成，全长72.55m。上水库正常蓄水位636m，死水位606m，进水口底板高程598.60m，单机发电流量为97.4m³/s,单机抽水流量为82.1m³/s。分流体1包括分流隔墩和顶盖，每个进出水口分流墩共10个，平面上呈扇形分布，与顶盖一起形成10个进出流孔口，孔口设拦污栅；分流体1下部为竖井2，竖井2由扩散段和直管段组成，扩散段长32m，边界曲线采用1/4椭圆曲线，将直径25.00m的大喇叭口渐变成为直径7.8m的竖井管道，直管段长3.9m，直径7.8m；竖井2下部通过弯管与平洞4连接，弯管由上圆弧弯管31和下圆弧弯管32组成，直径7.8m，上圆弧弯管31转弯半径为15m，转角25°，下圆弧弯管32转弯半径为15m，转角115°，两段弯管轴线全长36.65m；底部平洞4长225m,直径为7.8m。

根据模型试验成果，本实施例井式进出水口应用了S型组合弯管下部结构以后，抽水工况下各孔口流量分配更加均匀，拦污栅断面垂向流速不均匀分布系数变小，拦污栅底部负流速消失，水头损失也明显减小，经济效益高，解决了井式进出水口由于其自身体型特点而带来的各种水力学问题。本实施例突破了已有工程经验，体型设计简单，效果明显，可在抽水蓄能电站工程中广泛推广及应用。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。