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集水槽
作者:江苏之镒环保 发布日期2019-06-03 16:51
  集水槽

集水槽
 
  产品介绍
 
  集水槽是用来均匀收集溢面清水的设备,主要用于沉淀池的出水端,常采用条形孔式或锯齿式。特点:集水槽槽体采用不锈钢板经大型数控设备剪切、冷冲、焊接而成。具有高强度,高精度,耐腐蚀,外形美观,使用寿命长,安装简便等特点。
 
  集水槽结构设计
 
  随着我国的经济建设持续发展,对电力的需求不断加大。国内火力发电厂百万机组新建工程陆续增多,超大型自然通风冷却塔逐渐受到火力发电相关专业人士的重视。根据国家节能减排、低碳经济的要求,具有明显节能、降噪优势的高位水收水冷却塔具有广阔的应用前景,尤其是随着高位收水冷却塔逐步国产化后,其优势更加明显。高位收水冷却塔不同于常规湿冷塔之处主要在于取消了常规湿冷却塔底部的集水池和雨区,而在填料层底部直接采用高位收水装置。
 
  冷却后的循环水经高位收水装置“U”型槽汇入集水槽至循环水泵房进水间,再经过循环水泵升压后送回主厂房循环冷却使用。集水槽为地面式钢筋混凝土结构,百万机组的集水槽高度约在14 ~23 m 之间,沿冷却塔径向布置,与竖井相连。在正常运行情况下,其内全部盛满循环冷却水,其结构设计采用传统的平面假定计算不能满足集水槽结构设计安全经济的要求。
 
  1集水槽结构形式及受力特点
 
  以重庆地区某工程高位收水冷却塔集水槽为例,介绍高位收水冷却塔集水槽的结构形式及受力特点。重庆地区某工程冷却塔采用高位收水冷却塔,集水槽断面尺寸(B×H):5。6 ×14。0 m,其地基形式为桩基。
 
  集水槽为地面式钢筋混凝土结构,百万机组集水槽的高度在14 ~23 m,根据高位收水冷却塔淋水构架的柱网间距,沿集水槽纵向布置暗框架,暗框架顶梁上搁置单层配水槽,暗框架沿高度方向从上至下一定间距设置拉梁。暗框架与集水槽形成一个整体,共同受力。
 
集水槽
 
  集水槽主要承受集水槽内的内水压力作用,其次是单层配水槽传来的集中荷载及风荷载。内水压力随水深增加,压力越大,在内水压力作用下,集水槽壁板同时承受弯矩与拉力作用。采用传统平面假定方法不易准确计算出集水槽壁板承受的拉力,且不能根据水压力的特点进行变截面设计,同时忽略了暗框架与集水槽壁板作为一个整体,共同承受内水压力。
 
  对于暗框架而言,采用传统平面假定计算,暗框架布置间距范围的内水压力全部由暗框架承受。由此计算计算出的暗框架结构尺寸偏大,忽略了集水槽侧壁共同受力的作用,计算方法偏保守。不能达到优化设计,节省工程造价的目的。
 
  对于集水槽的桩基布置,传统的竖向荷载平均法计算出的桩数偏多,不易准确计算出桩承受的水平力。由集水槽结构形式及受力特点分析可以看出,集水槽各部分构件之间是相互协同作用,共同承受集水槽内水压力及其他荷载。平面假定简化计算只能顾此失彼,不能进行整体计算。因此,为准确真实地模拟集水槽结构整体受力的特性,满足结构优化设计的目的,集水槽的结构设计有必要采用三维有限元整体分析计算。
 
  2集水槽有限元仿真计算
 
  2.1 有限元模型
 
  以重庆地区某工程高位收水冷却塔竖井左侧集水槽进行有限元三维建模,进行有限元整体结构计算。集水槽底板、侧壁采用Shell181 三维壳单元,暗框架柱、框架顶梁、拉梁,承台梁及灌注桩均采用Bea m188 三维梁单元。Shell181 及Bea m188 单元能很好地模拟集水槽各部分构件。同时,在后处理时能提取集水槽侧壁、底板、暗框架柱及梁的弯矩、剪力及轴力,方便直接用于结构设计,进行配筋计算。三维模型中shell181 壳单元共有7342 个,Bea m188 梁单元共计782 个。
 
  2。2 集水槽受力荷载及设计工况
 
  集水槽为地面式钢筋混凝土结构,位于高位收水冷却塔收水装置下。其所受荷载为:自重: 25 kN/m集水槽内水压力: 为水深的线性函数,为140 kN/m风荷载:基本风压:0.40 kPa集中荷载:单层配水槽传来的集中荷载。集水槽内水压力作为面荷载作用于集水槽侧壁及底板,风荷载作为面荷载作用于集水槽侧壁,单层配水槽传来的集中荷载作用于集水槽暗框架顶梁上。
 
集水槽
 
  集水槽有限元分析时分三种工况设计:
 
  工况1 :集水槽修建完成后,未投入运行,仅受风荷载。
 
  工况2:集水槽修建完成后,投入正常运行,不受风荷载。
 
  工况3:集水槽修建完成后,投入正常运行,受风荷载。
 
  内力分析中,取以上3 种工况中不利组合进行结构设计。
 
  2。3 集水槽壁板内力分析
 
  在上述荷载及工矿组合下,采用ANSYS 有限元软件进行静力计算,通过后处理后便能对集水槽各部分构件进行内力分析及结构设计。集水槽内力分析可以分为集水槽壁板和暗框架( 包括暗框架柱、暗框架顶梁、拉梁及承台梁)。集水槽整体位移变形可以看出,集水槽暗框架在⑥轴线变形,集水槽壁板在①、②与⑤、⑥轴线之间变形。集水槽的变形约为14 mm。集水槽壁板内力分析取①、②轴线跨中(X=10。4 m)、⑤、⑥轴线跨中(X=43。2 m) 及沿集水槽高度方向(Z=5。0 m) 处进行内力分析。

  集水槽壁板竖向、水平向均同时承受拉力和弯矩。水平向所受拉力大于竖向,越靠近集水槽底部,水压力越大,水平向所受约束也约大,所受的拉力越大,拉了为657 kN/m,弯矩约-267 kN · m/m。沿集水槽长度方向( 水 力及弯矩,为拉弯构件,承台梁的弯矩为平向),暗框架柱类似于集水槽壁板的支座,集3077 kN · m,轴向拉力为1258 kN。水槽壁板的水平与竖向弯矩图类似于连续梁,但与连续梁弯矩不同之处在于,集水槽壁板同时受拉力,且集水槽水平向的拉力远大于竖向所受拉力。水平向弯矩为-258 kN · m/m,拉力为687 kN/m ;竖向弯矩为465 kN · m/m,拉力为113 kN/m。因此,集水槽壁板应按拉弯构件进行配筋计算。
 
  3结论
 
  (1)高位收水冷却塔集水槽为地面式钢筋混凝土结构。集水槽壁板和暗框架作为一个整体共同承受槽内水压力、风荷载及单层配水槽传来的集中荷载。采用传统的平面假定计算方法难以准确计算出集水槽壁板所受拉力,进行变截面设计;不能对暗框架进行优化设计。
 
  (2)通过有限元三维仿真计算分析可知,集水槽壁板竖向及水平向同时承受弯矩和拉力,应按拉弯构件进行结构设计;能准确计算出暗框架各构件所受的弯矩、拉力或压力,对暗框架进行优化设计,减少集水槽混凝土工程量,节省工程造价。
 
  (3)对于集水槽桩基而言,三维有限元仿真计算,能准确计算出每根桩的桩顶竖向力及水平力,进行桩基优化布置和选型设计。
 
  (4)该工程#1 高位收水冷却塔集水槽已经施工完毕,正在施工#2 高位收水冷却塔集水槽地面以上部分,预计2014 年12 月投产运行。经现场施工单位及业主反映,集水槽施工过程顺利,施工效果好。
 
  集水槽是用来收集溢面清水的设备,水厂沉淀池溢面集水和输水至滤池的重要装置,同时也是体现水池容貌的关键部位。
 
  集水槽的材质、制作和安装工艺跟水质、水量、池容貌有着直接关系。因此选用合适的材料,采用先进的设备和制造工艺,使其达到高精度水平且美观大方已越来越被水界所重视。传统集水槽一般采用普通钢板焊制,或以混凝土为槽体、塑料板材作堰板,但这些材料和制作工艺均存在着不同弊病:普通钢板易锈蚀而影响出水水质;塑料堰板强度低、易老化变形,使其不能随意调整水平精度,导致在运行过程中不能均衡集水;混凝土槽体表面粗糙、占池体积大、易滋生青苔;玻璃钢复合集水槽难以达到卫生要求。针对传统集水槽的上述弊病,为提供给排水、美观的集水槽,不锈钢为材质。
 
  不锈钢集水槽具有表面光洁、不锈蚀、强度高、堰齿(水孔)均匀、槽体精致、可任意调节、安装简便等优点;不仅能安装时的高精度水平,即使在池体因自然沉降影响平衡时,通过简便的调整仍能保持高精度水平,有利于出水的水质水量,解决了传统集水槽存在的弊病,免除了除锈防腐的成本和定期清洗的繁杂劳动,简化了管理,美化了厂容厂貌。

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