4H型尾水管单线图简便计算方法(1)程力学毕业

摘要：4h型尾水管为大多数大中型电站所采用，为满足尾水管弯管段施工放样、模板制作、钢筋配置等方面的需要，保证尾水管的设计形状，必须对尾水管几何尺寸进行精确的计算，绘制尾水管单线图。在石泉、安康、安康联营水电站工作基础上，推导出一套既精确又简便的计算方法。本方法计算的关键是把垂直剖面的计算建立在水平剖面计算的基础上的，使垂直剖面与水平剖面对应，既满足施工放样要求，又简化了计算。

关键词：4h型尾水管 单线图计算

尾水管的作用是减少出口流速，恢复从水轮机转轮流出的流速水头。若尾水管边线形状不准确，将会影响水轮机的效率，因此在进行尾水管单线图计算时，应注意计算方法的准确性。水电站尾水管的型式是由水轮机制造厂根据水轮机的试验效果确定的，一般型式有4a、4c、4e、4h等类型。4h型尾水管为大多数大中型电站所采用，如三门峡、刘家峡、盐锅峡、丹江口、石泉、双牌、安康等电站。由于4h型尾水管以弯管段具有特殊的曲面形状，体形比较复杂，为满足尾水管弯管段施工放样、模板制作、钢筋配置等方面的需要，保证尾水管的设计形状，必须对尾水管几何尺寸进行精确的计算，绘制尾水管单线图。根据建国初期已建成的几个电站来看，计算工作量均比较大，且不便于应用。从目前已有的尾水管单线图计算方法的资料来看，有很多值得商榷的地方。我们在石泉、安康、安康联营水电站工作基础上，推导出一套既精确又简便的计算方法，并且将已将其程序化。

1. 4h型尾水管弯管段的几何形状

4h型尾水管几何形状以弯管段最为复杂，体形如图1所示，它是由圆环面(a)、斜圆锥面(b)、斜平面(c)、水平圆柱面(d)、垂直圆柱面(e)、立平面(f)及水平面(g)组成。各曲面关系分述如下：

圆环面(a)：是由以r₁为半径的一段圆弧绕机组中心线旋转而成，其几何尺寸由r₁、r_4h1、r₀确定，见图2(1-1)；

斜圆锥面(b)：各水平截面圆心轨迹为图2(1-1)中ok，半径为r₀+e_i，其几何尺寸是由r₀和e_０确定的；

斜平面(c)：此平面与圆环面(a)相割，与斜圆锥面(b)相切，底部与立平面(f)相交同一高程水平面上，见图2中(1-1)；

水平圆柱面(d)：是由圆心为o₂及半径r₂所决定的，见图2中(1-1)；

立平面(f)：该平面与垂直圆柱面(e)相切，与斜平面(c)相交，见图2中(1-1)、(2-2)；

垂直圆柱面(e)：其圆心轨迹为图2(1-1)所示kk′，其半径由r₀和e_０决定，见图2中(1-1)、(2-2)；

水平面(g)：是由圆环面(a)延续部分，与圆环面(a)相切，详见图2(1-1)、(2-2)。

图2  4h型尾水管弯段形状示意图

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