CN220013871U - 协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，涉及水利工程技术领域。所述压力水箱能够兼做反向引水前池，通过压力水箱内采用短隔墩与圆柱结合布置形成多孔连续框架结构，合理确定压力水箱中心扩散角β为25°～30°，并满足前池水下容积不宜小于设计流量的80倍要求，适当放缓箱体的顶、底板纵坡，均不陡于1:4，不仅协调解决了压力水箱出水及兼做反向前池进水流态紊乱的难题，保证了机组安全、高效稳定运行，而且减小了结构跨度，减少了工程量，经济安全，保证了在排涝和反向引水工况下压力水箱内流态均良好，确保了机组能安全、高效稳定运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及水利工程技术领域，具体涉及一种协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱。
背景技术
压力水箱多用于堤后式排水泵站，位于泵房出水流道和输水涵洞之间，作为机组抽排的汇水箱，主要起消能稳流作用，以便将涝水经输水涵洞平顺而均匀的输送至出水渠承泄区。
常见的压力水箱内有连续隔墙，有连续隔墙的压力水箱对仅有抽排功能的泵站能解决出水流态紊乱的问题，但对于具有抽排及反向引水功能的双向堤后式泵站，压力水箱同时兼做反向引水的前池，目前工程中仍普遍采用有连续隔墙的压力水箱，虽能保证排涝工况下出水流态较好，可反向引水工况下因隔墙阻水，不能保证各台机组进水流道内水体的均衡分配，导致流速不均、水流紊乱，甚至有可能产生旋涡形成涡带，一旦涡带进入水泵，会导致水泵机组发生强烈震动，严重影响机组性能及泵站安全运行。
无隔墙的压力水箱，虽能解决反向引水进水流态紊乱的问题，但排涝出水水流在流道末端横向掺混、碰撞，易形成不良流态，容易引起机组震动，降低水泵运行效率，且结构跨度大，内力大，不安全，工程量大，不经济。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，解决了压力水箱无法保证正向出水和反向引水都有较好流态的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
一种协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，所述压力水箱包括：箱体、短隔墩和圆柱；
所述箱体包括：等宽段和渐变段；等宽段与泵房连通，渐变段与输水涵洞连通；
所述短隔墩顺接设置在泵房的流道隔墙末端，短隔墩与等宽段的顶、底板刚性固接；
所述圆柱沿短隔墩的流线方向等间距布置，圆柱与渐变段的顶、底板刚性固接；
所述箱体的中心扩散角β为25°～30°；
所述箱体的顶板设置有纵坡，顶板纵坡比m1不陡于1：4；
所述箱体的底板设置有纵坡，底板纵坡比m2不陡于1：4。
优选的，所述等宽段和渐变段顺水流向长度D和L根据中心扩散角β并结合兼做反向引水前池最低引水工况下水下容积为不小于设计引水流量的80倍要求确定，具体公式为：
V≥80Q；
其中，Q为反向引水设计流量，单位为m3/s；
V为压力水箱内反向最低引水工况下水下容积，单位为m3；
β为压力水箱中心收缩角，为25°～30°；
B1为渐变段起始宽度，单位为m；
B2为渐变段末端宽度，单位为m；
L为渐变段长度，单位为m；
D为等宽段长度，单位为m，不小于4.0m；
h1为等宽段中隔板下水深，单位为m；
h2为渐变段起始水深，单位为m；
h3为渐变段末端水深，单位为m；
h4为涵洞底槛与压力水箱底槛高差，单位为m。
优选的，所述泵房的双层流道隔板末端顺接设置有隔板，所述隔板与短隔墩长度一致，隔板的厚度根据结构强度计算确定，不小于0.5米。
优选的，所述短隔墩长度与等宽段的长度D一致，短隔墩厚为0.6～1.1米，短隔墩的平面形状设置为渐变流线型，末端倒圆角。
优选的，所述圆柱直径不小于0.8米，顺水流向上相邻的圆柱中心距为3倍圆柱直径。
优选的，所述箱体近泵房侧的顶板内设置有通气管，所述通气管底端与箱体内部连通，通气管顶端与箱体外部空间连通，通气管顶端设置在人迹罕至处，与泵站厂房分开，且通气管顶端高程高于外河侧防洪水位2米；通气管为直径不小于0.15米的不锈钢管，通气管的数量根据所需通气有效面积确定。
优选的，所述箱体顶部设置有进人井，所述进人井的顶端高程高于地面0.3～0.5米，平面尺寸不小于0.8米*1.8米；进人井顶端设置有盖板。
优选的，所述进人井四周固定有槽钢，槽钢与盖板通过螺栓螺母固定，槽钢与盖板之间设置橡胶止水圈。
优选的，所述盖板上设置有DN50自动排气阀和Z45T-10闸阀。
优选的，所述箱体、短隔墩、圆柱和隔板均采用钢筋砼材质，砼强度等级不小于C25。
(三)有益效果
本实用新型提供了一种协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱。与现有技术相比，具备以下有益效果：
本实用新型中，所述压力水箱能够兼做反向引水前池，通过在箱体内采用短隔墩与圆柱结合布置形成多孔连续框架结构，短隔墩顺接在泵房的流道隔墙末端，能够有效分割水体，同时确保排涝出水和反向引水时均水流流态良好，避免涡流和偏流；圆柱沿短隔墩的流线方向等间距布置在渐变段，满足结构强度的前提下尽可能减小阻水面积和增大箱体内水体的流动交换，保证了反向引水时各台机组进水流道内水体的均衡分配，满足水泵高效安全运行；箱体中心扩散角β为25°～30°，保证了水流与箱体边墙不产生脱壁现象，水流平顺无回流并工程经济，同时满足兼做反向引水前池水下容积不宜小于设计流量的80倍要求，适当放缓箱体的顶、底板纵坡，均不陡于1:4，保证了在排涝和反向引水工况下压力水箱内流态均良好，确保了机组能安全、高效稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例中压力水箱的水平剖面图；
图2为本实用新型实施例中压力水箱的纵剖面图；
图3为本实用新型实施例中进人井的纵剖面图；
图中附图标记设置为：箱体10、等宽段11、渐变段12、通气管13、短隔墩20、圆柱21、隔板22、泵房30、输水涵洞40、进人井50、盖板51、槽钢52、DN50自动排气阀53、Z45T-10闸阀54。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本申请实施例通过提供一种协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，解决了压力水箱无法保证正向出水和反向引水都有较好流态的问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本实用新型实施例中，所述压力水箱能够兼做反向引水前池，通过在箱体内采用短隔墩与圆柱结合布置形成多孔连续框架结构，短隔墩顺接在泵房的流道隔墙末端，能够有效分割水体，同时确保排涝出水和反向引水时均水流流态良好，避免涡流和偏流；圆柱沿短隔墩的流线方向等间距布置在渐变段，满足结构强度的前提下尽可能减小阻水面积和增大箱体内水体的流动交换，保证了反向引水时各台机组进水流道内水体的均衡分配，满足水泵高效安全运行；箱体中心扩散角β为25°～30°，保证了水流与箱体边墙不产生脱壁现象，水流平顺无回流并工程经济，同时满足兼做反向引水前池水下容积不宜小于设计流量的80倍要求，适当放缓箱体的顶、底板纵坡，均不陡于1:4，保证了在排涝和反向引水工况下压力水箱内流态均良好，确保了机组能安全、高效稳定运行。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例：
如图1、图2所示，本实用新型提供了一种协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，所述压力水箱包括：箱体10、短隔墩20和圆柱21；
所述箱体10包括：等宽段11和渐变段12；等宽段11与泵房30连通，渐变段12与输水涵洞40连通；
所述短隔墩20顺接设置在泵房30的流道隔墙末端，短隔墩20与等宽段11的顶、底板刚性固接；
所述圆柱21沿短隔墩20的流线方向等间距布置，圆柱21与渐变段12的顶、底板刚性固接；
所述箱体10的中心扩散角β为25°～30°；
所述箱体10的顶板设置有纵坡，顶板纵坡比m1不陡于1：4；
所述箱体10的底板设置有纵坡，底板纵坡比m2不陡于1：4。
所述压力水箱能够兼做反向引水前池，通过在箱体10内采用短隔墩20与圆柱21结合布置，短隔墩20顺接在泵房30的流道隔墙末端，能够有效分割水体，同时确保排涝出水和反向引水时均水流流态良好，避免涡流和偏流；圆柱21沿短隔墩20的流线方向等间距布置在渐变段12，满足结构强度的前提下尽可能减小阻水面积和增大箱体内水体的流动交换，保证了反向引水时各台机组进水流道内水体的均衡分配，满足水泵高效安全运行；箱体10中心扩散角β为25°～30°，保证了水流与箱体边墙不产生脱壁现象，水流平顺无回流并工程经济，同时满足兼做反向引水前池水下容积不宜小于设计流量的80倍要求，适当放缓箱体10的顶、底板纵坡，均不陡于1:4，保证了在排涝和反向引水工况下压力水箱内流态均良好，确保了机组能安全、高效稳定运行。
所述等宽段11和渐变段12顺水流向长度D和L根据中心扩散角β并结合兼做反向引水前池最低引水工况下水下容积为不小于设计引水流量的80倍要求确定，具体公式为：
V≥80Q；
其中，Q为反向引水设计流量，单位为m3/s；
V为压力水箱内反向最低引水工况下水下容积，单位为m3；
β为压力水箱中心收缩角，为25°～30°；
B1为渐变段起始宽度，单位为m；
B2为渐变段末端宽度，单位为m；
L为渐变段长度，单位为m；
D为等宽段长度，单位为m，不小于4.0m；
h1为等宽段中隔板下水深，单位为m；
h2为渐变段起始水深，单位为m；
h3为渐变段末端水深，单位为m；
h4为涵洞底槛与压力水箱底槛高差，单位为m。
如图2所示，所述泵房30的双层流道隔板末端顺接设置有隔板22，所述隔板22与短隔墩20长度一致，不仅导流消涡，还改善了箱体10的结构受力，提高了结构稳定性，隔板22的厚度根据结构强度计算确定，不小于0.5米。
如图1所示，所述箱体10顺水流向长度根据中心扩散角β和兼做反向引水前池水下容积要求确定，等宽段11的长度D为4.2米，渐变段12的长度L为18.5米；箱体10的中心扩散角β为30°，顶板纵坡比m1和底板纵坡比m2均为1：4，保证了水流与箱体10边墙不产生脱壁现象，水流平顺无回流；反向最低引水工况下箱体10的水下容积为设计引水流量的105倍，满足兼做反向引水前池水下容积不宜小于设计流量的80倍要求，保证了机组安全、高效稳定运行。
如图1所示，所述短隔墩20长度与等宽段11的长度D一致，短隔墩20厚为0.6～1.1米，短隔墩20的平面形状设置为渐变流线型，末端倒圆角。
如图1所示，所述圆柱21直径不小于0.8米，顺水流向上相邻的圆柱21中心距为3倍圆柱21直径。
如图2所示，所述箱体10近泵房侧的顶板内设置有通气管13，所述通气管13底端与箱体10内部连通，通气管13顶端与箱体10外部空间连通，通气管13顶端设置在人迹罕至处，与泵站厂房分开，且通气管13顶端高程高于外河侧防洪水位2米；通气管13为直径不小于0.15米的不锈钢管，通气管13的数量根据所需通气有效面积确定，确保足够的安全可靠通气面积，保障箱体10内气流与外界空气实现有效交流，避免水流紊乱，消除结构气蚀破坏。
如图2所示，所述箱体10顶部设置有进人井50，所述进人井50的顶端高程高于地面0.3～0.5米，平面尺寸不小于0.8米*1.8米；进人井50顶端设置有盖板51，盖板51为不小于14毫米厚的Q235钢板。
进人井50用于吊装设备、压力水箱检修及清淤。
如图3所示，所述进人井50四周固定有槽钢52，槽钢52与盖板51通过螺栓螺母固定，槽钢52与盖板51之间设置橡胶止水圈，保证箱体10的防洪安全，槽钢52厚10毫米，橡胶止水圈厚10毫米；所述盖板51上设置有DN50自动排气阀53和Z45T-10闸阀54，以消除气蚀对砼结构破坏，并改善水流流态，提高机组运行效率。
所述箱体10、短隔墩20、圆柱21和隔板22均采用钢筋砼材质，砼强度等级不小于C25。
所述压力水箱设计排涝流量35.3m3/s，设计反向引水流量15.0m3/s，共安装4台立式轴流泵，采用“X”型双向箱型流道，通过流道进出口闸门的控制实现排涝与引水功能。工程主要由进水渠、拦污检修闸、排涝前池、泵房、压力水箱、输水涵洞及防洪闸等建筑物组成，其中压力水箱作为机组排涝汇水箱，同时兼做反向引水前池。工程采用压力水箱内钢筋砼短隔墩与圆柱结合布置形成多孔连续框架结构，合理确定压力水箱中心扩散角和满足前池水下容积要求，适当放缓顶底板纵坡，协调解决了双向泵站中压力水箱出水及兼做前池时进水流态紊乱的难题，泵站建成投入使用后机组运行未见异常震动，水泵性能高效，同时压力水箱结构未见明显变形和裂缝。
综上所述，与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：
1、本实用新型实施例中，所述压力水箱能够兼做反向引水前池，通过在箱体内采用短隔墩与圆柱结合布置形成多孔连续框架结构，短隔墩顺接在泵房的流道隔墙末端，能够有效分割水体，同时确保排涝出水和反向引水时均水流流态良好，避免涡流和偏流；圆柱沿短隔墩的流线方向等间距布置在渐变段，满足结构强度的前提下尽可能减小阻水面积和增大箱体内水体的流动交换，保证了反向引水时各台机组进水流道内水体的均衡分配，满足水泵高效安全运行；箱体中心扩散角β为25°～30°，保证了水流与箱体边墙不产生脱壁现象，水流平顺无回流并工程经济，同时满足兼做反向引水前池水下容积不宜小于设计流量的80倍要求，适当放缓箱体的顶、底板纵坡，均不陡于1:4，保证了在排涝和反向引水工况下压力水箱内流态均良好，确保了机组能安全、高效稳定运行。
2、本实用新型实施例中，短隔墩和圆柱与箱体顶底板刚性固结，形成压力水箱为钢筋砼墩柱式多孔连续框架结构，减小了结构跨度，减少了工程量，节省了工程投资，经济安全。
3、本实用新型实施例中，箱体近泵房侧的顶板内设置通气管，实现压力水箱内气流与外界空气有效通畅交流，消除结构气蚀破坏，保证了压力水箱结构稳定和泵站安全运行。
4、本实用新型实施例中，箱体顶部设置进人井，有利于吊装设备、检修、清淤及管理维护。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，其特征在于，所述压力水箱包括：箱体(10)、短隔墩(20)和圆柱(21)；
所述箱体(10)包括：等宽段(11)和渐变段(12)；等宽段(11)与泵房(30)连通，渐变段(12)与输水涵洞(40)连通；
所述短隔墩(20)顺接设置在泵房(30)的流道隔墙末端，短隔墩(20)与等宽段(11)的顶、底板刚性固接；
所述圆柱(21)沿短隔墩(20)的流线方向等间距布置，圆柱(21)与渐变段(12)的顶、底板刚性固接；
所述箱体(10)的中心扩散角β为25°～30°；
所述箱体(10)的顶板设置有纵坡，顶板纵坡比m1不陡于1：4；
所述箱体(10)的底板设置有纵坡，底板纵坡比m2不陡于1：4。
2.如权利要求1所述的协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，其特征在于，所述等宽段(11)和渐变段(12)顺水流向长度D和L根据中心扩散角β并结合兼做反向引水前池最低引水工况下水下容积为不小于设计引水流量的80倍要求确定，具体公式为：
V≥80Q；
其中，Q为反向引水设计流量，单位为m3/s；
V为压力水箱内反向最低引水工况下水下容积，单位为m3；
β为压力水箱中心收缩角，为25°～30°；
B1为渐变段起始宽度，单位为m；
B2为渐变段末端宽度，单位为m；
L为渐变段长度，单位为m；
D为等宽段长度，单位为m，不小于4.0m；
h1为等宽段中隔板下水深，单位为m；
h2为渐变段起始水深，单位为m；
h3为渐变段末端水深，单位为m；
h4为涵洞底槛与压力水箱底槛高差，单位为m。
3.如权利要求1所述的协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，其特征在于，所述泵房(30)的双层流道隔板末端顺接设置有隔板(22)，所述隔板(22)与短隔墩(20)长度一致，隔板(22)的厚度根据结构强度计算确定，不小于0.5米。
4.如权利要求1所述的协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，其特征在于，所述短隔墩(20)长度与等宽段(11)的长度D一致，短隔墩(20)厚为0.6～1.1米，短隔墩(20)的平面形状设置为渐变流线型，末端倒圆角。
5.如权利要求1所述的协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，其特征在于，所述圆柱(21)直径不小于0.8米，顺水流向上相邻的圆柱(21)中心距为3倍圆柱(21)直径。
6.如权利要求1所述的协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，其特征在于，所述箱体(10)近泵房侧的顶板内设置有通气管(13)，所述通气管(13)底端与箱体(10)内部连通，通气管(13)顶端与箱体(10)外部空间连通，通气管(13)顶端设置在人迹罕至处，与泵站厂房分开，且通气管(13)顶端高程高于外河侧防洪水位2米；通气管(13)为直径不小于0.15米的不锈钢管，通气管(13)的数量根据所需通气有效面积确定。
7.如权利要求1～6任一所述的协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，其特征在于，所述箱体(10)顶部设置有进人井(50)，所述进人井(50)的顶端高程高于地面0.3～0.5米，平面尺寸不小于0.8米*1.8米；进人井(50)顶端设置有盖板(51)。
8.如权利要求7所述的协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，其特征在于，所述进人井(50)四周固定有槽钢(52)，槽钢(52)与盖板(51)通过螺栓螺母固定，槽钢(52)与盖板(51)之间设置橡胶止水圈。
9.如权利要求7所述的协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，其特征在于，所述盖板(51)上设置有DN50自动排气阀(53)和Z45T-10闸阀(54)。
10.如权利要求2所述的协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱，其特征在于，所述箱体(10)、短隔墩(20)、圆柱(21)和隔板(22)均采用钢筋砼材质，砼强度等级不小于C25。
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| CN202321534315.5U CN220013871U (zh) | 2023-06-14 | 2023-06-14 | 协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱 |
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| CN202321534315.5U CN220013871U (zh) | 2023-06-14 | 2023-06-14 | 协调改善双向泵站进出水流态的压力水箱 |
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2023
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