锥形阀淹没消能系统设计规范本实用新型公开了一种锥形阀淹没消能系统，包括消力池、设置在所述消力池内的锥形阀、以及设置在所述消力池内的消涡横梁；所述消涡横梁位于所述锥形阀出口的下游位置，该消涡横梁的底沿高于所述锥形阀射流扩散区的边缘，顶沿高于所述下游位置的大水面。本实用新型在锥形阀出口下游设置消涡横梁，通过消涡横梁降低消力池内不稳定的交替回流强度，达到消除锥形阀射流吸气的目的。
锥形阀淹没消能系统本实用新型涉及锥形阀淹没消能技术领域，尤其涉及一种锥形阀淹没消能系统。
安装在压力管道出口处、具有锥形出流段的阀门称为锥形阀。锥形阀通常作为水轮发电机组自由排放的旁通阀，或用于连续排放及流量控制。由于采用了倒置锥形柱塞阀芯而得名，简称锥形阀，又因其具有优异的消能效果，故又称消能阀。因常用于农田灌溉，又称为灌溉阀。锥形阀除了在流道终端设置有锥形阀芯之 外，所有运动部件全部设置在阀门的过流通道外部， 使得阀体内部流道通常顺滑，流量大而压降损耗少， 其在整个工作范围内不会产生汽蚀及振动，在小流量时仍具有良好的流量控制效果。
（2）锥形阀淹没消能系统设计规范分类
锥形阀有两种结构形式，排放型和管中型。
①排放型锥形阀（图23-62）由一个固定的锥体（由6片经过特殊设计的筋板支撑）和一个可移动的不锈钢套管组成。流量的控制通过不锈钢套管前后移动来实现，套管和锥体之间设有两层密封（主密封为金属密封，次密封为橡胶软密封，实现零泄漏）。
排放型锥形阀工作时，水流以宽广的锥形角度扩散，由于水流和空气大面积的摩擦产生雾化（类似雨伞的效应），达到的消能效果，使出口水流不直接冲击地面（或水面）。
如果现场情况要求抑制水流的冲击范围，可加装导流罩（此时为防止出流水回流需加装两条补气管）， 以此起到控制水流冲击范围的作用。 排放型锥形阀论模型测试和现场安装整阀实测，在运行期间均无明显的振动。在承压承流范围内，均能保证无汽蚀现象的产生。出水水流只会在出口部件边缘断裂，不会产生局部气泡导致阀体振动。 阀门在运行行程中，无论是否安装导流罩，其排放系 数和阀门开度均呈线性比例关系。 
排放型锥形阀具有下列优点：
a.水力条件好，具有较其他阀门低的流阻系数， 0. 75?0. 83或更低。
b.结构简单，重量轻，所有传动部件均设置在阀体之外，一目了然，便于维护检修。
c.启闭力小，操作轻便，可适用于无电源的中小形水利工程场所，可设置电、气、液动操作启闭机构，轻松实现遥控或无人值守自动运行。
d.泄流时喷出水舌为喇叭状，空中扩散掺气， 消能效果好，简单消能池或不用做消能措施，如设置为淹没式出流，则水下的消能亦很简单。
e.流体通过内部6条导流翼进行均匀分割，不会产生漩涡和振动。
f.其阀门的启闭或流量控制则由外部套管的上 下移动来带动锥形阀芯的动作实现控制，套筒与阀体之间通过导向环和0形圈实现导向和密封，使阀的 流量系数与阀开度具备一定的比例关系。
g.针对不同状况和压力的流体介质，可以设置金属硬密封和氟塑料软密封。采用高强度合金不锈钢耐磨阀座设计的复合密封结构兼具金属对金属硬密封 和软密封的特性。
h.可限制发散角度，使流体分解为稀薄喷淋形态或环状对流达到冲击抵消的目的，同时适应不同现场的需求。
i.根据阀门水平线与中轴线的夹角大小，以180°水平安装zui为常见，此外采用的方式有45°， 60°, 90°。
排放型锥形阀的布置与枢纽建筑物有密切关系， 如布置不妥，将因射流引起对建筑物的冲刷或形成的雾气给电站的运行带来麻烦，以及放水时引起的显著振动，因此，布置形式必须慎重考虑，建议根据地貌和实际情况，主要从出口方式、安装方式和发散方式三个方面入手，合理安排锥形阀的布置。
a.出口方式的选择。淹没式——适合水头较低的沟渠等灌溉或饮用水系统，出口四周都为宽阔平坦，以沙石地形为主。喷射式——适合水头较高、陡峭山体场合。
b.安装方式的选择。水平安装——适合于消能池较薄弱、但场地宽广、周围无建筑物。垂直安装——适合场地狭小或近距离建筑物较多。可选角度安装——介于水平安装与垂直安装之间。
c.发散形式选择。自由发散型在空气中自由发散，根据水头大小形成不同范围的发散区域。限制发散型——利用导流罩有效控制锥形阀的出口发散程度，用于水头高，出口狭小，涉及建筑物或其他设施等；用户应根据设计消能池或泄洪渠的具体尺寸选择合适的导流罩。
②管中型固定锥形阀图23-63为管中型固定锥形阀的结构图。管中型锥形阀主要由阀体、喷管、 套筒闸、锥体、浮动阀座、速度导流器、能量导流器 （按需要配备）、驱动机构等组成。
锥形阀淹没消能系统设计规范特点如下：
a.具有开启度-流量系数的线性特性；
b.汽蚀能有效控制，固定锥形阀座后端*的锥形，使汽蚀发生的部位不在喷管的管壁上，阀门后端的速度和能量导流器，使汽蚀区域与阀体金属壁分开，气泡在阀体内破裂，而非在阀体金属壁破裂，阀门免遭汽蚀破坏；
c.振动小，当阀门开启度小于10%，也不会振动；
d.浮动阀座及金属密封设计，保证了密封效果， 延长了阀门的使用寿命；
e.低流阻损失，可再较低压差下，满足流量控制的要求；
f.驱动机构位于阀体外部，操作力矩小，维护容易；
g.阀门抗阻塞能力强。
锥形阀淹没消能系统设计规范
管中型固定锥形阀抗汽蚀机理如所示。 当水流经过阀座与套筒闸进入气泡形成区时，由于水流速较快，压力较低，水形成微小气泡，气泡不断地融合形成较大的气泡，气泡随水流进入能量导流器前的爆炸区时，水流速急剧变换，且能量导流器的阻力 作用使压力升髙、气泡破裂，含较少气泡的水大部分流经导流器进入下游管道，避免汽蚀对下游管道的破坏。较小部分水流回流至速度导流器外围，被气泡形成区的低压水流，通过速度导流器的小孔吸人导流器内部，形成保护速度导流器表面环状水流，同时保护阀体免受汽蚀破坏。
【锥形阀淹没消能系统设计规范背景技术】
高水头水利枢纽工程放防空洞出口在采用锥形阀消能型式时，为避免锥形阀射流空中扩散带来的雾化问题，通常的做法是在管道与锥形阀连接处设置弯管，将锥形阀淹没于下游水体中，形成淹没射流，利用水体间的相互碰撞达到消能的目的，但往往受工程布置及下游水位较大变化影响。在锥形阀淹没不足情况下，伴随着消力池内形成的左右交替紊动回流，空气随锥形阀射流进行入到水体中，形成锥形阀射流吸气，增加锥形阀附近水体的强烈紊动，从而影响锥形阀的结构稳定，为此，需要采取工程措施，降低锥形阀吸气带来的不利影响。 
本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种消除锥形阀射流吸气的锥形阀淹没消能系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种锥形阀淹没消能系统，包括消力池、设置在所述消力池内的锥形阀、以及设置在所述消力池内的消涡横梁;所述消涡横梁位于所述锥形阀出口的下游位置，该消涡横梁的底沿高于所述锥形阀射流扩散区的边缘，顶沿高于所述下游位置的大水面。
优选地，所述消涡横梁的顶沿高于所述下游位置大水面0.5m。
优选地，所述消涡横梁的两端设置在所述消力池的相对两内壁面上。
优选地，所述锥形阀位于所述消力池内一侧，且位于该一侧与所述消涡横梁之间。
优选地，所述消涡横梁为条形板材。
优选地，所述消涡横梁为混凝土构件。
优选地，该锥形阀淹没消能系统还包括设置在所述消力池一侧的管道，所述锥形阀通过弯管与所述管道连接。
本实用新型的有益效果:在锥形阀出口下游设置消涡横梁，通过消涡横梁降低消力池内不稳定的交替回流强度，达到消除锥形阀射流吸气的目的。
锥形阀淹没消能系统设计规范
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的保护范围内。 |
