1貫流式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

貫流式水輪機(jī)的流道形式和軸流式水輪機(jī)不同，為保證向?qū)畽C(jī)構(gòu)均勻供水和形成必要的環(huán)量，保證導(dǎo)葉較平滑繞流，軸流式水輪機(jī)需設(shè)置蝸殼，其流道由蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和彎肘型尾水管組成。貫流式水輪機(jī)沒有蝸殼，流道由圓錐形導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和直錐擴(kuò)散形或S型尾水管組成。通常采用臥軸式布置，從流道進(jìn)口到尾水管出口，水流沿軸向幾乎呈直線流動(dòng)，避免了水流拐彎形成的流速分布不均導(dǎo)致的水流損失和流態(tài)變壞，水流平順，水力損失小，尾水管恢復(fù)性能好，水力效率高。燈泡貫流機(jī)組的發(fā)電機(jī)裝置在水輪機(jī)流道中的燈泡形殼體內(nèi)，采用直錐擴(kuò)散形尾水管，流道短而平直對(duì)稱，水流特性好。大型貫流機(jī)組幾乎都是燈泡機(jī)組，中小型多采用軸伸式、豎井式等形式。

貫流式水輪機(jī)單位過流量大，轉(zhuǎn)速高，水輪機(jī)效率高，且高效區(qū)寬，加權(quán)平均效率也較高，具有比軸流式水輪機(jī)更優(yōu)良的能量特性。其特征參數(shù)比轉(zhuǎn)速ns、可達(dá)1000以上，比速系數(shù)可達(dá)3000以上。與軸流式水輪機(jī)相比，在相同水頭和相同單機(jī)容量時(shí)，其機(jī)組尺寸小，重量輕，材料消耗少，機(jī)組造價(jià)低。貫流機(jī)組電站還可獲得年發(fā)電量的增加。

貫流式水輪機(jī)的空化性能和運(yùn)行穩(wěn)定性也優(yōu)于軸流式水輪機(jī)，其空化系數(shù)相對(duì)較小，機(jī)組可靠性高，運(yùn)行故障率低，可用率高，檢修時(shí)間縮短，檢修周期延長(zhǎng)。對(duì)于低水頭資源開發(fā)，貫流式水輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行范圍寬，在極低水頭時(shí)也能穩(wěn)定運(yùn)行(如超低水頭1.5m以下)，是其他類型的水輪機(jī)不可比的。如廣東白垢電站，額定水頭6.2m，最大水頭10.0m，但在1.3m水頭時(shí)仍能穩(wěn)定運(yùn)行。

貫流式水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，布置簡(jiǎn)潔，廠房土建工程量較小，可節(jié)省土建投資。貫流機(jī)組設(shè)備運(yùn)輸和安裝重量較輕，施工和設(shè)備安裝方便，可縮短工期，實(shí)現(xiàn)提前發(fā)電。根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)水電站的統(tǒng)計(jì)資料，采用燈泡貫流機(jī)組比相同容量軸流轉(zhuǎn)槳機(jī)組，電站建設(shè)投資一般可節(jié)省10%～25%，年發(fā)電量可增加約3%～5%。如我國(guó)廣東白垢和廣西馬騮灘水電站，投資節(jié)省分別達(dá)22.6%和24%。小型水電站采用軸伸貫流機(jī)組與立式軸流機(jī)組比較，也可節(jié)省建設(shè)投資約10%～20%。由此可見，貫流式水輪機(jī)是開發(fā)低水頭水能資源的一種最經(jīng)濟(jì)、適宜的水輪機(jī)形式，具有資源利用充分、投資節(jié)省的優(yōu)勢(shì)和電量增值、綜合效益增值的效果。

2國(guó)內(nèi)外貫流式水輪機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1貫流式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

貫流式水輪機(jī)的流道形式和軸流式水輪機(jī)不同，為保證向?qū)畽C(jī)構(gòu)均勻供水和形成必要的環(huán)量，保證導(dǎo)葉較平滑繞流，軸流式水輪機(jī)需設(shè)置蝸殼，其流道由蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和彎肘型尾水管組成。貫流式水輪機(jī)沒有蝸殼，流道由圓錐形導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和直錐擴(kuò)散形或S型尾水管組成。通常采用臥軸式布置，從流道進(jìn)口到尾水管出口，水流沿軸向幾乎呈直線流動(dòng)，避免了水流拐彎形成的流速分布不均導(dǎo)致的水流損失和流態(tài)變壞，水流平順，水力損失小，尾水管恢復(fù)性能好，水力效率高。燈泡貫流機(jī)組的發(fā)電機(jī)裝置在水輪機(jī)流道中的燈泡形殼體內(nèi)，采用直錐擴(kuò)散形尾水管，流道短而平直對(duì)稱，水流特性好。大型貫流機(jī)組幾乎都是燈泡機(jī)組，中小型多采用軸伸式、豎井式等形式。

貫流式水輪機(jī)單位過流量大，轉(zhuǎn)速高，水輪機(jī)效率高，且高效區(qū)寬，加權(quán)平均效率也較高，具有比軸流式水輪機(jī)更優(yōu)良的能量特性。其特征參數(shù)比轉(zhuǎn)速ns、可達(dá)1000以上，比速系數(shù)可達(dá)3000以上。與軸流式水輪機(jī)相比，在相同水頭和相同單機(jī)容量時(shí)，其機(jī)組尺寸小，重量輕，材料消耗少，機(jī)組造價(jià)低。貫流機(jī)組電站還可獲得年發(fā)電量的增加。

貫流式水輪機(jī)的空化性能和運(yùn)行穩(wěn)定性也優(yōu)于軸流式水輪機(jī)，其空化系數(shù)相對(duì)較小，機(jī)組可靠性高，運(yùn)行故障率低，可用率高，檢修時(shí)間縮短，檢修周期延長(zhǎng)。對(duì)于低水頭資源開發(fā)，貫流式水輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行范圍寬，在極低水頭時(shí)也能穩(wěn)定運(yùn)行(如超低水頭1.5m以下)，是其他類型的水輪機(jī)不可比的。如廣東白垢電站，額定水頭6.2m，最大水頭10.0m，但在1.3m水頭時(shí)仍能穩(wěn)定運(yùn)行。

貫流式水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，布置簡(jiǎn)潔，廠房土建工程量較小，可節(jié)省土建投資。貫流機(jī)組設(shè)備運(yùn)輸和安裝重量較輕，施工和設(shè)備安裝方便，可縮短工期，實(shí)現(xiàn)提前發(fā)電。根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)水電站的統(tǒng)計(jì)資料，采用燈泡貫流機(jī)組比相同容量軸流轉(zhuǎn)槳機(jī)組，電站建設(shè)投資一般可節(jié)省10%～25%，年發(fā)電量可增加約3%～5%。如我國(guó)廣東白垢和廣西馬騮灘水電站，投資節(jié)省分別達(dá)22.6%和24%。小型水電站采用軸伸貫流機(jī)組與立式軸流機(jī)組比較，也可節(jié)省建設(shè)投資約10%～20%。由此可見，貫流式水輪機(jī)是開發(fā)低水頭水能資源的一種最經(jīng)濟(jì)、適宜的水輪機(jī)形式，具有資源利用充分、投資節(jié)省的優(yōu)勢(shì)和電量增值、綜合效益增值的效果。

2國(guó)內(nèi)外貫流式水輪機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1貫流式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

貫流式水輪機(jī)的流道形式和軸流式水輪機(jī)不同，為保證向?qū)畽C(jī)構(gòu)均勻供水和形成必要的環(huán)量，保證導(dǎo)葉較平滑繞流，軸流式水輪機(jī)需設(shè)置蝸殼，其流道由蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和彎肘型尾水管組成。貫流式水輪機(jī)沒有蝸殼，流道由圓錐形導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和直錐擴(kuò)散形或S型尾水管組成。通常采用臥軸式布置，從流道進(jìn)口到尾水管出口，水流沿軸向幾乎呈直線流動(dòng)，避免了水流拐彎形成的流速分布不均導(dǎo)致的水流損失和流態(tài)變壞，水流平順，水力損失小，尾水管恢復(fù)性能好，水力效率高。燈泡貫流機(jī)組的發(fā)電機(jī)裝置在水輪機(jī)流道中的燈泡形殼體內(nèi)，采用直錐擴(kuò)散形尾水管，流道短而平直對(duì)稱，水流特性好。大型貫流機(jī)組幾乎都是燈泡機(jī)組，中小型多采用軸伸式、豎井式等形式。

貫流式水輪機(jī)單位過流量大，轉(zhuǎn)速高，水輪機(jī)效率高，且高效區(qū)寬，加權(quán)平均效率也較高，具有比軸流式水輪機(jī)更優(yōu)良的能量特性。其特征參數(shù)比轉(zhuǎn)速ns、可達(dá)1000以上，比速系數(shù)可達(dá)3000以上。與軸流式水輪機(jī)相比，在相同水頭和相同單機(jī)容量時(shí)，其機(jī)組尺寸小，重量輕，材料消耗少，機(jī)組造價(jià)低。貫流機(jī)組電站還可獲得年發(fā)電量的增加。

貫流式水輪機(jī)的空化性能和運(yùn)行穩(wěn)定性也優(yōu)于軸流式水輪機(jī)，其空化系數(shù)相對(duì)較小，機(jī)組可靠性高，運(yùn)行故障率低，可用率高，檢修時(shí)間縮短，檢修周期延長(zhǎng)。對(duì)于低水頭資源開發(fā)，貫流式水輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行范圍寬，在極低水頭時(shí)也能穩(wěn)定運(yùn)行(如超低水頭1.5m以下)，是其他類型的水輪機(jī)不可比的。如廣東白垢電站，額定水頭6.2m，最大水頭10.0m，但在1.3m水頭時(shí)仍能穩(wěn)定運(yùn)行。

貫流式水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，布置簡(jiǎn)潔，廠房土建工程量較小，可節(jié)省土建投資。貫流機(jī)組設(shè)備運(yùn)輸和安裝重量較輕，施工和設(shè)備安裝方便，可縮短工期，實(shí)現(xiàn)提前發(fā)電。根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)水電站的統(tǒng)計(jì)資料，采用燈泡貫流機(jī)組比相同容量軸流轉(zhuǎn)槳機(jī)組，電站建設(shè)投資一般可節(jié)省10%～25%，年發(fā)電量可增加約3%～5%。如我國(guó)廣東白垢和廣西馬騮灘水電站，投資節(jié)省分別達(dá)22.6%和24%。小型水電站采用軸伸貫流機(jī)組與立式軸流機(jī)組比較，也可節(jié)省建設(shè)投資約10%～20%。由此可見，貫流式水輪機(jī)是開發(fā)低水頭水能資源的一種最經(jīng)濟(jì)、適宜的水輪機(jī)形式，具有資源利用充分、投資節(jié)省的優(yōu)勢(shì)和電量增值、綜合效益增值的效果。

2國(guó)內(nèi)外貫流式水輪機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

摘要：頂蓋排水系統(tǒng)是水輪發(fā)電機(jī)組必要的輔助系統(tǒng)之一，不論機(jī)組在發(fā)電態(tài)亦或是停機(jī)態(tài)，頂蓋積水主要由導(dǎo)葉中軸套漏水和頂蓋與大軸間漏水等原因引起，頂蓋排水泵作為頂蓋排水系統(tǒng)的核心，其作用是排走滲漏積水，防止積水過多引發(fā)水淹水導(dǎo)軸承，導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。以梨園水電站機(jī)組頂蓋排水泵運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)為例，深刻剖析其原因并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造，大大提高了頂蓋排水系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞：頂蓋排水系統(tǒng)；頂蓋積水；滲漏積水；梨園水電站

梨園水電站地處金沙江中游，機(jī)組型式為混流式機(jī)組，裝機(jī)容量4×600MW，額定水頭106m。受機(jī)組結(jié)構(gòu)的限制，水輪機(jī)頂蓋排水采用水泵強(qiáng)迫排水方式，在電站建設(shè)期，按照設(shè)計(jì)將頂蓋排水泵安裝在頂蓋支臂上，其高程為1496m。頂蓋排水系統(tǒng)配備了3臺(tái)三級(jí)自吸泵，互為備用，水泵型號(hào)為QXN30-60A/3-11,額定流量30m3/h、揚(yáng)程60m。梨園水電站自4臺(tái)機(jī)組投運(yùn)以來，機(jī)組頂蓋排水泵單次運(yùn)行時(shí)間均在40min以上，排水泵運(yùn)行時(shí)間［1］過長(zhǎng)，嚴(yán)重影響到水泵壽命和機(jī)組安全穩(wěn)定［2］運(yùn)要從事水電站機(jī)械設(shè)備檢修維護(hù)工作。*行（期間已損壞5臺(tái)水泵）。結(jié)合問題的癥結(jié)，根據(jù)頂蓋排水形式合理地改造了頂蓋排水系統(tǒng)，優(yōu)化排水泵的運(yùn)行方式，降低了頂蓋排水泵運(yùn)行時(shí)間。

1問題癥結(jié)及原因分析

針對(duì)梨園水電站頂蓋排水泵運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的問題，從問題本質(zhì)出發(fā)就水的源頭和水的去向兩個(gè)方面展開分析，提出了兩種推斷：頂蓋漏水量大和頂蓋排水系統(tǒng)排水量小。通過對(duì)2號(hào)機(jī)組頂蓋漏水量［3］及頂蓋排水泵流量進(jìn)行多次測(cè)量得知，機(jī)組頂蓋漏水量高達(dá)11.5m3/h，排水泵流量低至20m3/h。由此，判定頂蓋排水泵運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的癥結(jié)為：①頂蓋漏水量大；②頂蓋排水系統(tǒng)流量小。針對(duì)問題癥結(jié)，經(jīng)過資料查詢和現(xiàn)場(chǎng)檢查確定找出了以下3個(gè)主要原因。

1.1頂蓋排水管路長(zhǎng)、彎頭過多

水電站采用不同的泄流消能方式，對(duì)水霧的產(chǎn)生機(jī)理、形態(tài)及霧量多寡，存在較大的差異。對(duì)于挑流消能工程，泄流霧化會(huì)造成以下危害：廠房進(jìn)水、斷電、交通中斷和邊坡失穩(wěn)。自20世紀(jì)70年代以來，國(guó)內(nèi)一些專家學(xué)者對(duì)挑流霧化問題進(jìn)行了廣泛的研究，取得了豐碩的成果；但對(duì)于底流消能工程，其泄流霧化問題很少研究。本文就灣塘水電站底流消能霧化的數(shù)計(jì)算作一探討。

1底流消能霧化的數(shù)學(xué)模型[1]

洪水在下泄和消能過程中，由于水流與空氣邊界的相互作用，使得水流自由面失穩(wěn)和水流紊動(dòng)加劇[2]，進(jìn)而部分水體以微小水滴的形式進(jìn)入空氣中，產(chǎn)生某種形式的霧源。霧源在自然風(fēng)和水舌風(fēng)的綜合作用下，向下游擴(kuò)散，使水霧分布在下游的一定空間中。之后，水霧經(jīng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換過程和碰并過程轉(zhuǎn)變?yōu)橛甑危约八F和水汽之間發(fā)生霧滴的蒸發(fā)或凝結(jié)過程。如圖1所示，因雨滴數(shù)較霧滴少得多，故在本數(shù)學(xué)模型中不考慮雨滴的蒸發(fā)過程和水汽凝結(jié)為雨滴的過程，在圖1中用帶虛線箭頭來表示。

1.1水霧霧源量的計(jì)算根據(jù)霧源產(chǎn)生的機(jī)理不同，底流消能霧化的霧源可分為二個(gè)；第一是溢流壩面自摻氣而產(chǎn)生霧源；第二是水躍區(qū)強(qiáng)迫摻氣而產(chǎn)生霧源。理論分析[3]和原型觀測(cè)[4]都表明，后者為主要霧源，故在本數(shù)學(xué)模型中僅考慮第二霧源，而不計(jì)第一霧源對(duì)下游的影響。如圖2所示，高速水流流經(jīng)水躍區(qū)發(fā)生強(qiáng)迫摻氣，其中躍首處旋渦最強(qiáng)，可以認(rèn)為摻氣點(diǎn)發(fā)生在此處，從而形成水氣兩相流。被旋渦挾持進(jìn)水中的空氣形成氣泡，氣泡在水中隨著旋渦運(yùn)動(dòng)，有的氣泡脫離自由面的束縛以水滴、水霧的形式躍出水面，從而形成霧源[5]。根據(jù)底流消能[6]的霧化機(jī)理，得到下式：

式中：ql為單位長(zhǎng)度線源的水霧霧源量，kg/(s·m)；ρ為水的密度；Lj為水躍的長(zhǎng)度，Lj=10.8hc(Fr1-1)0.93，hc為躍首處的水深；vc為躍首處的流速；q為單寬流量，m2/s·m；u′2為躍首處的脈動(dòng)速度均方根；uw為自然風(fēng)和水舌風(fēng)的合成風(fēng)速。

選取ρ、Lj、vc為基本物理量，令qe=ρLjvc，利用量綱分析方法式(2)可得：

1自動(dòng)抓梁布置運(yùn)用

采用移動(dòng)式啟閉設(shè)備與自動(dòng)抓梁配合啟閉多孔口檢修閘門、疊梁閘門和攔污柵等。該布置方式有利于簡(jiǎn)化布置，降低工程造價(jià)，運(yùn)行管理靈活簡(jiǎn)便。

1.1多孔口的檢修閘門操作

當(dāng)采用移動(dòng)式啟閉設(shè)備對(duì)多孔口的閘門進(jìn)行操作時(shí)，如采用吊桿，則裝卸繁瑣費(fèi)時(shí)；采用固定式啟閉機(jī)則造價(jià)偏高。以某工程尾水檢修閘門為例，該工程尾水設(shè)3扇檢修閘門，孔口尺寸為6.095m×2.456m（寬×高），底檻中心高程為2562.686m，檢修平臺(tái)高程為2579.570m，3扇閘門共用1臺(tái)移動(dòng)式雙吊點(diǎn)電動(dòng)葫蘆2×100kN-18m配合自動(dòng)抓梁?jiǎn)㈤]。如采用吊桿，每扇閘門吊桿長(zhǎng)度約15m，3m一節(jié)，人工穿卸銷軸、起吊一扇閘門需近1小時(shí)，且檢修平臺(tái)須留有吊桿堆放空間，該方案耗時(shí)耗力，運(yùn)行管理極為不便，在新建工程設(shè)計(jì)中除非有特殊要求，已很少采用該啟閉方式。如三扇閘門各設(shè)一臺(tái)固定式卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，布置閘房、排架，該方案操作簡(jiǎn)便，但工程造價(jià)偏高。通過方案比較（如表1），采用移動(dòng)式啟閉機(jī)設(shè)備配合自動(dòng)抓梁可以減少人工工作量，縮短操作時(shí)間，工程造價(jià)適中，更為經(jīng)濟(jì)、合理。

1.2疊梁閘門操作

對(duì)疊梁閘門進(jìn)行操作時(shí)，如設(shè)計(jì)采用整體閘門，一方面啟閉機(jī)的容量會(huì)增加，其次對(duì)應(yīng)排架或者門機(jī)高度必須增加。以某工程溢洪道疊梁檢修閘門為例，該工程溢洪道設(shè)1孔疊梁檢修閘門，孔口尺寸為10m×11.2m，閘門總重量約為53t，閘門分為3節(jié)，運(yùn)行方式為靜水啟閉，充水平壓方式為動(dòng)水提上節(jié)門葉（上節(jié)門葉重量約為18t），啟閉機(jī)采用MQ2×250kN；非檢修期間，閘門存放于門庫(kù)內(nèi)。該工程如采用整體閘門，閘門重量約為48t，門機(jī)的軌上揚(yáng)程須由6.6m調(diào)整至12m，考慮充水平壓后1m水頭差計(jì)算啟閉機(jī)容量，采用門式啟閉機(jī)MQ2×400kN，由于軌上揚(yáng)程增加、啟閉機(jī)噸位增加，因此設(shè)備造價(jià)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)采用的MQ2×250kN和自動(dòng)抓梁配合啟閉的方案。通過方案比較（表2），采用自動(dòng)抓梁配合啟閉疊梁閘門方案更為經(jīng)濟(jì)、合理。對(duì)于多孔口的閘門，采用自動(dòng)抓梁配合啟閉設(shè)備啟閉閘門對(duì)門槽的施工安裝精度要求較高，便于自動(dòng)抓梁對(duì)門槽的適應(yīng)；對(duì)于后水封的閘門，考慮水流擾動(dòng)對(duì)自動(dòng)抓梁抓脫的穩(wěn)定性的影響，因此要求自動(dòng)抓梁的轉(zhuǎn)動(dòng)、導(dǎo)向、定位裝置均靈活可靠。

摘要:為研究含水條件和軟弱夾層對(duì)水利工程邊坡穩(wěn)定性的影響，對(duì)不同含水率和夾層傾角的軟弱巖體在室內(nèi)開展了單軸壓縮力學(xué)試驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn):巖石的力學(xué)性質(zhì)隨著含水率增大而逐漸劣化，當(dāng)巖體的含水率分別為6%和9%，其強(qiáng)度則相對(duì)降低10.94%和18.19%;而夾層傾角對(duì)力學(xué)性質(zhì)的影響則更為復(fù)雜，邊坡軟弱巖體的強(qiáng)度呈現(xiàn)出先減小后增大的變化趨勢(shì)，不同夾層傾角下巖體強(qiáng)度分別為11.06MPa、8.87MPa、6.78MPa和7.52MPa。研究成果為我國(guó)水利工程邊坡設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞:水利工程;邊坡穩(wěn)定性;軟弱巖體;含水率;夾層傾角;力學(xué)試驗(yàn)

水利工程尤其是大型水電站常常建設(shè)在山區(qū)，高山較多、地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，因此水利工程邊坡穩(wěn)定性存在很大的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)水電站工程安全性也是很大的威脅［1-3］。因此，研究水利工程邊坡含夾層軟弱巖體的工程力學(xué)性質(zhì)具有重要意義。受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，巖體邊坡中常存在一定的軟弱夾層，威脅了水利工程的長(zhǎng)期安全性。大量現(xiàn)有研究表明，我國(guó)山區(qū)邊坡中巖體較為常見的軟弱夾層為泥巖或破碎風(fēng)化巖，導(dǎo)致巖體的力學(xué)性質(zhì)變差，同時(shí)在降雨條件下也更容易出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)滑動(dòng)的問題［4-6］。此外，部分學(xué)者指出，含水率是影響邊坡巖體力學(xué)性質(zhì)的重要參數(shù)。一般而言，含水率越高，巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的膠結(jié)能力也就越弱;同時(shí)水分會(huì)導(dǎo)致巖石內(nèi)部顆粒流失，巖石內(nèi)部產(chǎn)生一定范圍的孔隙。因此，學(xué)者們認(rèn)為，含水率越高，巖石的承載能力就越弱，則邊坡的穩(wěn)定性也就越差［7-9］。綜上所述，現(xiàn)有研究關(guān)于不同含水率下含軟弱夾層巖體工程力學(xué)性質(zhì)的綜合研究較少。因此，本文基于單軸壓縮力學(xué)試驗(yàn)，對(duì)不同含水率、不同夾層傾角條件下的含軟弱夾層巖體的力學(xué)性質(zhì)展開了綜合研究。研究成果為我國(guó)水利工程邊坡設(shè)計(jì)提供了一定的數(shù)據(jù)借鑒作用。

1試驗(yàn)

1.1試樣制備

本次研究依托于四川省某大型水電站山體邊坡加固工程，該工程主要服務(wù)為滿足水力發(fā)電及蓄洪功能需求，此外還需要服務(wù)區(qū)域部分地區(qū)的水利灌溉作用。根據(jù)資料調(diào)查及前期工程現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)勘察資料可知，該水電站邊坡巖的主要組成為砂巖，但是，受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，水電站邊坡內(nèi)發(fā)現(xiàn)大范圍的薄層泥巖軟弱夾層的存在。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)地區(qū)軟弱泥巖夾層的平均厚度約為30mm。此外，根據(jù)現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，相較于砂巖巖塊，薄層泥巖的強(qiáng)度較低，且遇水易變形軟化，力學(xué)性質(zhì)變差。因此可見，薄層泥巖對(duì)水電站邊坡的穩(wěn)定性具有很大的影響。參照現(xiàn)有組合巖體室內(nèi)模擬試驗(yàn)，利用混凝土制備材料和石膏分別模擬夾層巖體中的硬、軟巖部分，其中石膏層厚為20.00mm夾層傾角分別為0°、30°、45°和60°。按照相關(guān)試驗(yàn)規(guī)范要求，對(duì)軟、硬部分進(jìn)行組合、膠結(jié)，最終制備得到直徑為50mm、高度為100mm的標(biāo)準(zhǔn)工程試驗(yàn)巖體［10］，其具體物理參數(shù)見表1。

尾水管的作用是減少出口流速，恢復(fù)從水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪流出的流速水頭。若尾水管邊線形狀不準(zhǔn)確，將會(huì)影響水輪機(jī)的效率，因此在進(jìn)行尾水管單線圖計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。水電站尾水管的型式是由水輪機(jī)制造廠根據(jù)水輪機(jī)的試驗(yàn)效果確定的，一般型式有4A、4C、4E、4H等類型。4H型尾水管為大多數(shù)大中型電站所采用，如三門峽、劉家峽、鹽鍋峽、丹江口、石泉、雙牌、安康等電站。由于4H型尾水管以彎管段具有特殊的曲面形狀，體形比較復(fù)雜，為滿足尾水管彎管段施工放樣、模板制作、鋼筋配置等方面的需要，保證尾水管的設(shè)計(jì)形狀，必須對(duì)尾水管幾何尺寸進(jìn)行精確的計(jì)算，繪制尾水管單線圖。根據(jù)建國(guó)初期已建成的幾個(gè)電站來看，計(jì)算工作量均比較大，且不便于應(yīng)用。從目前已有的尾水管單線圖計(jì)算方法的資料來看，有很多值得商榷的地方。我們?cè)谑?、安康、安康?lián)營(yíng)水電站工作基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出一套既精確又簡(jiǎn)便的計(jì)算方法，并且將已將其程序化。

1.4H型尾水管彎管段的幾何形狀

4H型尾水管幾何形狀以彎管段最為復(fù)雜，體形如圖1所示，它是由圓環(huán)面(A)、斜圓錐面(B)、斜平面(C)、水平圓柱面(D)、垂直圓柱面(E)、立平面(F)及水平面(G)組成。各曲面關(guān)系分述如下：

圓環(huán)面(A)：是由以R1為半徑的一段圓弧繞機(jī)組中心線旋轉(zhuǎn)而成，其幾何尺寸由R1、R4H1、R0確定，見圖2(1-1)；

斜圓錐面(B)：各水平截面圓心軌跡為圖2(1-1)中OK，半徑為R0+ei，其幾何尺寸是由R0和e0確定的；

斜平面(C)：此平面與圓環(huán)面(A)相割，與斜圓錐面(B)相切，底部與立平面(F)相交同一高程水平面上，見圖2中(1-1)；

摘要:為了提高智能變電站繼電保護(hù)控制和回路故障監(jiān)測(cè)能力，提出基于深度學(xué)習(xí)的智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障監(jiān)測(cè)方法。構(gòu)建變電站繼電保護(hù)二次回路參數(shù)辨識(shí)模型，根據(jù)智能變電站的工況和穩(wěn)壓參數(shù)的變化特征量進(jìn)行故障信息采集，采用勵(lì)磁電感支路電流綜合分析方法進(jìn)行智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障特征分布式融合，根據(jù)智能變電站繼電開關(guān)校正系統(tǒng)的轉(zhuǎn)差頻率進(jìn)行故障狀態(tài)下的誤差補(bǔ)償控制，建立智能變電站繼電保護(hù)的閉環(huán)控制參數(shù)解析控制模型，結(jié)合深度學(xué)習(xí)方法進(jìn)行智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障特征分類檢測(cè)，根據(jù)故障特征屬性的分類結(jié)果，實(shí)現(xiàn)智能變電站繼電保護(hù)二次回路的故障監(jiān)測(cè)，在嵌入式的集成B/S環(huán)境構(gòu)架下實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性較好，故障檢測(cè)的精度檢測(cè)，對(duì)繼電保護(hù)二次回路的狀態(tài)觀測(cè)和控制能力較好。

關(guān)鍵詞:深度學(xué)習(xí);智能變電站;繼電保護(hù);二次回路;故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

隨著智能變電站建設(shè)規(guī)模的不斷增大，需要構(gòu)建優(yōu)化的智能變電站繼電保護(hù)二次回路控制模型，結(jié)合故障融合和特征檢測(cè)技術(shù)，進(jìn)行智能變電站繼電保護(hù)控制，在繼電保護(hù)二次回路中，受到環(huán)境工況信息的影響，導(dǎo)致智能變電站繼電保護(hù)二次回路輸出穩(wěn)定性不好，容易出現(xiàn)故障，需要構(gòu)建優(yōu)化的智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過故障狀態(tài)信息融合和特征優(yōu)化提取技術(shù)，進(jìn)行智能變電站繼電保護(hù)二次回路控制和故障監(jiān)測(cè)，提取故障工況下的狀態(tài)參數(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)參數(shù)融合，研究智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在提高變電站的輸出穩(wěn)定性和可靠性方面具有重要意義［1］。對(duì)智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障監(jiān)測(cè)是建立在對(duì)故障信息大數(shù)據(jù)采樣和特征分析基礎(chǔ)上，構(gòu)建智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障分布式數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和信息融合模型，結(jié)合模糊度特征辨識(shí)智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障參數(shù)分析基礎(chǔ)上，通過分析智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障原始參數(shù)信息［2］，結(jié)合智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障的模糊度參數(shù)分析結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障的可靠性診斷和識(shí)別。提出基于深度學(xué)習(xí)的智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障監(jiān)測(cè)方法。構(gòu)建變電站繼電保護(hù)二次回路參數(shù)辨識(shí)模型，結(jié)合深度學(xué)習(xí)方法進(jìn)行智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障特征分類檢測(cè)，根據(jù)故障特征屬性的分類結(jié)果，實(shí)現(xiàn)智能變電站繼電保護(hù)二次回路的故障監(jiān)測(cè)，并通過仿真測(cè)試進(jìn)行性能驗(yàn)證，展示了本方法在提高智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障監(jiān)測(cè)能力方面的優(yōu)越性能。

1變電站繼電保護(hù)二次回路參數(shù)分析和樣本數(shù)據(jù)采集

1.1變電站繼電保護(hù)二次回路參數(shù)分析

為了實(shí)現(xiàn)基于深度學(xué)習(xí)的智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障監(jiān)測(cè)，采用電阻支路的電流特征分析方法［3］，構(gòu)建變電站繼電保護(hù)二次回路的等效電路分析模型，如圖1所示。根據(jù)圖1所示的變電站繼電保護(hù)二次回路分析，構(gòu)建變電站繼電保護(hù)二次回路參數(shù)約束控制模型［4］，得到電機(jī)全速范圍控制下智能變電站繼電保護(hù)二次回路在高頻輸出電壓信息為:(1)使用磁鏈、轉(zhuǎn)矩聯(lián)合控制的方法，得到智能變電站繼電保護(hù)二次回路的故障工況下的樣本融合參數(shù)分布模型［5］，結(jié)合電阻參數(shù)的動(dòng)態(tài)尋優(yōu)方法，得到變電站繼電保護(hù)二次回路的勵(lì)磁電感電流:(2)其中，an表示并聯(lián)智能變電站繼電保護(hù)二次回路的勵(lì)磁電感電流偏移量，結(jié)合電感電流的觀測(cè)和控制結(jié)果，采用樣本相關(guān)性檢測(cè)的方法，得到樣本檢測(cè)方法進(jìn)行并聯(lián)智能變電站繼電保護(hù)二次回路故障輸出樣本數(shù)據(jù)融合處理［6］，得到關(guān)聯(lián)規(guī)則項(xiàng)表示為:(3)分析勵(lì)磁電感支路電流d、q軸的參數(shù)解析特征量，建立閉環(huán)控制參數(shù)約束模型，得到智能變電站繼電保護(hù)二次回路的電流輸出故障演化特征集合X分為K類，采用磁鏈、轉(zhuǎn)矩聯(lián)合控制的方法，進(jìn)行變電站繼電保護(hù)二次回路參數(shù)的大數(shù)據(jù)信息融合［7］，繼電保護(hù)二次回路故障信號(hào)的高階譜特征量表達(dá)式為:

中文摘要

本設(shè)計(jì)是關(guān)于普通鉆床改造為多軸鉆床的設(shè)計(jì)。普通鉆床為單軸機(jī)床，但安裝上多軸箱就會(huì)成為多軸的鉆床，改造成多軸鉆床后，能大大地縮短加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。因此本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是多軸箱的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括齒輪分布與選用、軸的設(shè)計(jì)、多軸箱的選用、導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)等。

關(guān)鍵詞：多軸鉆床；生產(chǎn)效率；多軸箱

Abstract

Thedesignisaboutreconstructingtheordinarydrilltoamultipledrill.Theordinarydrillisasingledrill.Itwillimproveitsproductiveefficiency,shortenitsprocessingtimeifassembledamultiplespindlecaseon.Thatsocallsamultipledrill.Hereby,thekeystoneofthisdesignpaperishowtodesignamultiplespindleheads.Thedesignsubjectsincludetheselectionanddistributionofgearwheel,thedesignofspindle,andtheguidingequipmentandselectionofthemultiplespindleheads,etc.

Keywords:multipledrill;productiveefficiency;multiplespindleheads