CN106523835A - 水电站引水管道用复式补偿器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水电站引水管道用复式补偿器，它由波纹管补偿器和套筒补偿器共同组成。所述波纹管补偿器包括端管、波纹管、铠环、接管和内管。所述套筒补偿器包括上述波纹管补偿器和填料、外壳。外壳与波纹管补偿器同轴套合，两端内孔与配套的端管外壁间隙配合，外壳两端内孔分别设有环形凹槽，填料塞装在环形凹槽中与端管配合，构成轴向相互滑动的密封副，并且使外壳中段形成的密封腔体包容波纹管。本发明除采用上述双重结构外，还在外壳上设有注口和接口，从注口中注入填料，可在线恢复密封副的密封性能，避免配套的水电站引水管道发生无故停机事故。另外，通过接口现场或远程监控内置波纹管运行质态。

Description

水电站引水管道用复式补偿器

技术领域

本发明涉及一种管道安全装置，具体地讲，本发明涉及一种管道补偿器，特别是一种由两种不同类型的管道补偿器组成的复式补偿器，该补偿器功能更全面，特别适合配用水电站引水管道。

背景技术

引水管道是水电站引入水源的通道，其引入口到位于拦坝底部水轮发电机的高度差达几百米，甚至超千米，水电站设计就是借助引水管道有序引入具有势能的水源驱动水轮发电机旋转发电。工程中，水电站配套的引水管道口径均大于1000mm，在山体中竖置预埋大口径管道工程量巨大，施工十分艰难。因地震、洪水等大自然原因，山体易产生微量地质变化，再加上发电机机房地基也有不规则沉降，受牵连的引水管道存在较大内应力。本行业考虑到引水管道内应力的负面影响，通常在引水管道中配置补偿器以吸收或补偿位移。现实中，水电站引水管道配套的补偿器是常规结构的波纹管补偿器，该类补偿器属于通用型补偿器，技术成熟、结构简单、补偿灵活、补偿量大，它既能作轴向补偿，也能作径向补偿，其功能能够消除水电站引水管道的内应力。但是，水电站引水管道安装位置特殊，通用型波纹管补偿器配套水电站引水管道存在一项不可忽视的应用缺陷，它就是其中的波纹管一旦发生应力疲劳失效，现场无法在线堵漏。实施维修或更换波纹管补偿器首先关闭引水管道上游闸门，此翻操作虽然不难，断水必然造成水轮发电机停机，由此产生的经济损失较大。其次是引水管道铺设位置特殊，维修工悬空作业难度大。再一个问题是沿引水管道开挖沟槽，产生的废弃砂石易造成局部环境污染。

发明内容

本发明主要针对现有技术产品配套水电站引水管道中不能在线维修的问题，提出一种结构简单、合理，补偿功能更完善，运行安全、可靠，使用寿命长，最大特点是可在线维修的水电站引水管道用复式补偿器。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

水电站引水管道用复式补偿器，它由波纹管补偿器和套筒补偿器共同组合而成；所述波纹管补偿器包括位于左右两端的端管和处在中段的波纹管、铠环、接管、内管，居中的接管两端管口分别向外顺序同轴密封连接波纹管和端管，在波纹管外波谷中嵌装铠环。所述内管为薄壁圆管，内管和端管均为口径相等的直通管，处在波纹管内腔之中的内管左端管口与左侧相邻的端管密封连接，右端管口段与右侧相邻的端管间隙配合。其改进之处在于：所述套筒补偿器包括波纹管补偿器和填料、外壳。所述外壳为直通多节管，它与波纹管补偿器同轴相套，外壳两端内孔与相配套的端管外壁间隙配合，外壳两端内孔分别设有环形凹槽，填料塞装在环形凹槽中与端管配合，构成相互轴向滑动的密封副，并且使外壳中段形成的密封腔体包容波纹管。

作为进一步改进方案，所述端管外壁近波纹管一侧设有限位环。

作为进一步改进方案，所述填料为柔性石墨。

作为进一步改进方案，所述外壳两端外壁上设有直通内置环形凹槽的注口，中段设有沟通内腔的接口。

作为进一步改进方案，所述铠环用不锈钢圆钢卷制而成，铠环直径两倍于配套波纹管波谷半径值。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、波纹管补偿器处在外壳之中构成套筒补偿器的一部分，结构合理、紧凑，制作容易；

2、套筒补偿器包容波纹管，运行中一旦波纹管发生应力疲劳损坏，由套筒补偿器直接承担密封和补偿，确保引水管道正常运行，避免发生波纹管补偿器损坏即停机更换的问题，此种套合结构大大减少工程维修量及成本；

3、外壳的接口一旦有介质输出，此介质流的压力或流速都可以作为内置波纹管发生应力疲劳损坏的信号，便于现场或远程监控；

4、套筒补偿器中的密封副性能下降，可借助外壳上预留注口补充填料，实现在线维修目的。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例，对本发明作进一步说明。

图1所示的水电站引水管道用复式补偿器，它是波纹管补偿器和套筒补偿器的组合体。所述波纹管补偿器位于内层，它是构成套筒补偿器的一部分，既可独立发挥补偿作用，也可以作为套筒补偿器的内管。波纹管补偿器包括位于左右两端的端管1和处在中段的波纹管4、铠环5、接管6、内管7，居中的接管6两端管口分别向外顺序同轴密封连接波纹管4和端管1。所述内管7是一种薄壁圆管，其口径等于端管1口径，内管7安装在波纹管4内腔中，左端管口与左侧相邻的端管1密封连接，右端管口段与右侧相邻的端管1间隙配合，形成的直管通道是介质流经的通道，该通道留有波纹管4轴向位移的空间。本发明中的套筒补偿器不是独立存在的，而是以内置的波纹管补偿器为主体结构，并配置填料2和外壳3。为了防止外壳3从波纹管补偿器上滑脱，本发明在端管1外壁近波纹管4一侧设有限位环1.1。所述外壳3为直通多节管，外壳3与波纹管补偿器同轴套合，处在外层的外壳3通过两端内孔与相配套的端管1外壁间隙配合，外壳3两端内孔分别设有环形凹槽，填料2塞装在环形凹槽中与端管1配合，构成相互轴向滑动的密封副，该密封副实为套筒补偿器的密封结构。通过上述密封连接，使得外壳3中段形成的密封腔体包容波纹管4，此结构虽然很简单，但很合理，它除了做到结构紧凑外，最大的作用是运行中一旦波纹管4发生应力疲劳损坏，由套筒补偿器直接替代波纹管补偿器，承担密封和补偿作用，确保引水管道正常运行，避免发生波纹管补偿器损坏即停机更换的问题，此种复式套合结构大大减少工程维修量及成本，也避免频繁开挖造成废弃砂石对工作环境的污染。为了做到在线维修，在外壳3两端外壁上设有直通内置环形凹槽的注口3.2，中段设有沟通内腔的接口3.1。

本发明中所述注口3.2和接口3.1，是专为在线维修而预留的，它符合水电站引水管道不可随意断水维修的实际情况。套筒补偿器两端密封副易损耗的是填料2，一旦填料2过度损耗则密封副失效，就不能维持补偿器正常运行。本实施例填料2是一种柔性石墨，当密封副出现泄漏现象时，在不停机状态下通过多方位预置的注口3.2往密封副中注入填料2，直至恢复原有密封性能。接口3.1实为监控内置波纹管补偿器运行状况而设计的，因结构中套筒补偿器包容波纹管4，运行中一旦波纹管4发生应力疲劳损坏，一方面由套筒补偿器直接替代波纹管补偿器承担管道密封和补偿作用，确保水电站引水管道正常运行。另一方面从接口3.1输出从波纹管4处泄漏的介质，此介质流的压力或流速均可以作为内置波纹管4发生应力疲劳损坏的信号，此信号可用于现场或远程监控，准确定位故障点有利于及早实施在线维修或保养。

本实施例应用在某地水电站引水管道中，其口径为1000mm，工作压力1.6MPa。因所处工作环境恶劣，再加上工作压力波动较大，易造成配套的波纹管4瞬时承载超压。为了切实保护波纹管4，尽量避免发生意外损坏，同时又不降低波纹管4柔性，在波纹管4外波谷中嵌装用不锈钢圆钢卷制的铠环5，处在波谷中的铠环5可提高波纹管4的刚性和稳定性。本实施例中铠环5直径是配套波纹管4外波谷半径值的两倍，波纹管4外波谷半径为15mm，则选用铠环5直径30mm。

Claims (5)

1.一种水电站引水管道用复式补偿器，它由波纹管补偿器和套筒补偿器共同组合而成；所述波纹管补偿器包括位于左右两端的端管（1）和处在中段的波纹管（4）、铠环（5）、接管（6）、内管（7），居中的接管（6）两端管口分别向外顺序同轴密封连接波纹管（4）和端管（1），在波纹管（4）外波谷中嵌装铠环（5）；所述内管（7）为薄壁圆管，内管（7）和端管（1）均为口径相等的直通管，处在波纹管（4）内腔之中的内管（7）左端管口与左侧相邻的端管（1）密封连接，右端管口段与右侧相邻的端管（1）间隙配合；其特征在于：所述套筒补偿器包括波纹管补偿器和填料（2）、外壳（3）；所述外壳（3）为直通多节管，它与波纹管补偿器同轴相套，外壳（3）两端内孔与相配套的端管（1）外壁间隙配合，外壳（3）两端内孔分别设有环形凹槽，填料（2）塞装在环形凹槽中与端管（1）配合，构成相互轴向滑动的密封副，并且使外壳（3）中段形成的密封腔体包容波纹管（4）。

2.根据权利要求1所述的水电站引水管道用复式补偿器，其特征在于：所述端管（1）外壁近波纹管（4）一侧设有限位环（1.1）。

3.根据权利要求1所述的水电站引水管道用复式补偿器，其特征在于：所述填料（2）为柔性石墨。

4.根据权利要求1所述的水电站引水管道用复式补偿器，其特征在于：所述外壳（3）两端外壁上设有直通内置环形凹槽的注口（3.2），中段设有沟通内腔的接口（3.1）。

5.根据权利要求1所述的水电站引水管道用复式补偿器，其特征在于：所述铠环（5）用不锈钢圆钢卷制而成，铠环（5）直径两倍于配套波纹管（4）波谷半径值。