壓力水管:從水庫、前池或調壓室將發電用水直接引入水輪機，或者在抽水蓄能電 -百科知識中文網

壓力水管

正文

從水庫、前池或調壓室將發電用水直接引入水輪機，或者在抽水蓄能電站由水泵向高處輸水，承受較高內水壓力的管道。當水輪機或水泵的流量發生急劇變化，壓力水管內出現水擊現象時，壓力水管在承受較大內水壓力的同時，還須承受水擊壓力。

分類　壓力水管按布置方式，可分為開敞式水管、埋藏式水管和回填式水管三類。開敞式水管又稱明管，通常布置在地面或建築物的支座上（見彩圖），或者布置在地表以下的坑道、隧洞、廊道內，並留有一定的通道，以便檢修。埋藏式水管包括壩內埋藏管（埋藏在混凝土壩體內的壓力水管）和地下埋藏管（開鑿在岩石內的壓力水管），均不另建專門的支承結構，水管周圍的混凝土或堅硬岩石能承受部分內水壓力，可減薄管壁厚度。此外還有布置在混凝土壩下游壩面以外，外面包有混凝土，常稱為壩後背管或外包混凝土管。回填式水管可布置在溝槽內，或者直接敷設在回填土上，然後回填土，也不需要專門的支承結構。
壓力水管按所用材料的種類又可分為木管、鋼筋混凝土管、鋼管等。
①木管:由橫斷面有一定曲率的木板條拼成圓管,外加鋼箍構成，常用於盛產木材山區的小型水電站。
②鋼筋混凝土管：包括普通鋼筋混凝土管、預應力和自應力鋼筋混凝土管、鋼絲網水泥和預應力鋼絲網水泥管等。普通鋼筋混凝土管一般用於水頭不高，直徑較大，且有一定外壓情況下的中小型水電站。其他鋼筋混凝土管一般適用於較高水頭的小型水電站。
③鋼管：由於鋼材具有強度高，防滲性能好等優點，目前大中型水電站的壓力水管大都採用鋼管，通常稱為壓力鋼管。
壓力鋼管　隨著水電站的引水系統形式的不同，壓力鋼管有各種布置方式，但其基本構造及對材料的要求等方面是相同的。
壓力鋼管主要包括管身、剛性環、伸縮節、通氣孔、進人孔和排水孔等。對於開敞式鋼管還有支承環、支墩和鎮墩（圖1）。

壓力鋼管管身構造形式有無縫鋼管、焊接和鉚接鋼管、箍管三種。20世紀以前，水電站的壓力鋼管比較廣泛地使用鉚接鋼管。到20世紀,隨著焊接技術的發展,逐漸改用焊接鋼管，現已不再採用鉚接鋼管。箍管是在光滑的無縫鋼管或焊接鋼管上套以鋼箍而成，都用於高水頭的明管，還有用多層管殼的水管，可承受更高的內水壓力。
為了保持某些焊接鋼管在外壓作用下的管壁穩定，並保證管節在運輸和安裝時的剛度，常在鋼殼外部設定剛性環（又稱為加勁環）。
為了清除因溫度作用和地基變形而引起鋼管結構內產生的附加應力，在壓力鋼管的直線段上常設定伸縮節。根據其功用可分為兩類：溫度伸縮節，只允許鋼管作軸向伸縮和發生微小的角變位；溫度沉陷伸縮節，除允許鋼管沿軸向自由變形外，還允許鋼管發生較大的相對轉角。
開敞式鋼管一般敷設在一系列的支墩上，鋼管在支墩處要設支承環，支墩要承受水重和管身自重在垂直管軸方向的分力，並允許鋼管在軸向能自由移動，在開敞式鋼管的轉彎處還需設定鎮墩以固定鋼管，並承受因管軸方向變位而產生的軸向力。
壓力鋼管所使用的鋼材，根據鋼管類型和適用的水頭，一般採用經過鎮靜熔煉的熱軋平爐低碳鋼或低合金鋼,隨著高水頭水電站的建設，屈服點為500、600MPa級，甚至700MPa級的高強度鋼材也已被廣泛使用。

隨著高水頭和大型水電站的發展，出現了大直徑壓力鋼管，其計算水頭（包括水擊壓力在內的內水壓力）也不斷提高。中國已建和在建水電站的各種類型壓力鋼管最大參數如表1。
在世界上已建成了許多各種類型的大型壓力水管。如美國胡佛水電站的地下埋藏式鋼管,直徑9.14m；委內瑞拉古里水電站第二廠房的壩內埋藏式鋼管,直徑11.4m；美國大古力水電站第三廠房壩後背管，直徑12.2m等。
分岔管　當採用一條壓力管道向一台以上的水輪發電機組供水時，為了分配流量，在壓力水管的末端需設定分岔管。由於在壓力鋼管末端採用較多，故又稱為鋼岔管。

根據分岔管連線形狀和加固方式可分為五類。①貼邊岔管（圖2a）：在分岔管相貫線的兩側用補強板加固，一般用於水頭不大，流量較小的地下埋藏式鋼管。②三梁岔管（圖2b）:由三根首尾相接的曲梁作為加固結構,是一種套用較普遍的分岔管形式，適用於水頭較高，流量不大的開敞式鋼管。③內加強月牙肋岔管（圖2c）：它是由三梁岔管發展而來的一種較新的分岔管。加強用的月牙肋完全被嵌入管體,以改善其應力狀態,並減小外型尺寸，是大型地下埋藏式鋼管分岔管的發展方向。④球型岔管（圖2d）：由球殼、主管和支管、補強環等組成，常用於高水頭水電站，是世界各國採用較多的一種分岔管。⑤無梁岔管（圖2e）：它是在球形分岔管基礎上發展而來的，由三個漸變的錐管作為球殼與主、支管的連線段，同時作為補強環。無梁岔管是一個比較複雜的空間殼體結構，目前套用不多。
中國在20世紀50年代建造的分岔管，由於水電站的水頭不高，一般都採用貼邊岔管；60年代起，由於高水頭水電站的建造,比較多地採用三梁岔管，70年代後,因為壓力鋼管的設計水頭和直徑繼續加大，大直徑、高內壓的三梁岔管，製造安裝更為困難，遂逐漸採用內加強月牙肋岔管，個別工程採用了球形岔管和無梁岔管。至1987年,中國已建水電站的最大的分岔管如表2。
在其他國家也已建成了許多大型的分岔管（見彩圖），如日本第二沼澤水電站的三梁岔管,主管直徑6.0m,支管直徑4.0m；美國卡斯巴克水電站的內加強月牙肋岔管的主管直徑 9.14m，支管直徑7.10m；日本奧吉野水電站的球形岔管,主管直徑4.3m，支管直徑2.7m等。