水轮机调速器参数对调压室稳定断面积的影响研究

水电站调压室的稳定断面积一般是按照著名的托马准则来确定的.托马稳定断面积计算公式是在多种佩定务件下简化得到的,对于中低水头电站的调压室来说,托马稳定断面积往往较大.通过工程实例采用非线性数学模型研究了水轮机调速嚣参数对调压室水位波动稳定性的影响,提出了调压室水位波动稳定性的品质指标,论证了调压室可以采用小于托马公式计算的断面积.     

差动式调压室水位(微小)波动稳定分析

讨论差动式调压室水位（微小）波动的稳定性，通过分析给出差动式调压室水位（微小）波动的稳定计算公式。     

阻抗式调压室阻抗孔面积影响水力计算研究

采用非恒定流数值模拟计算方法,对某水电站工程的压力引水系统进行了仿真模拟计算研究。通过改变阻抗孔口面积与调压室底部引水管道面积的比值,探究蜗壳末端最大水锤压力、调压室涌波水位、调压室水位波动振幅和衰减度的变化规律,验证了水电站调压室设计规范要求阻抗孔口面积与调压室底部引水道面积之比不应小于15%的合理性。在满足设计规范的情况下,得出此工程阻抗孔口面积与调压室底部引水管道面积的合理比值为0.4～0.45。     

连接管速度头和动量项对调压室稳定面积的影响

本文运用Ｇａｒｄｅｌ的Ｔ型分岔管水头关系式，分析了连接管处速度头和动量交换项对下游调压室稳定断面积的影响。在托马假定的前提下，导出了相应的计算公式。从而在理论上证明了连接管速度头对下调稳定不利，而动量交换项则是有利的，两者作用可大致抵消，结果接近简单式调压室的托马断面，若合理选取连接管的尺寸和型式，可进一步减小下调水位波动稳定所需的断面积。     

两种新型调压室的设计及试验论证

调压室是保证水力发电运行稳定性及供电质量的常用解决方案。以差动式及阻抗式调压室为对比对象,设计了瓣膜隔离强冲击式及涌波发电掺气耗能式两种水能自耗式调压室,侧重优化了传统调压室的消能方式,一方面通过减小调压室水位波动振幅而降低其工程造价,另一方面通过加速调压室水位波动衰减而更好地保证水电站的供电质量。通过一系列的模型试验对两种调压室的技术可行性进行了论证。结果表明：瓣膜隔离强冲击式调压室在技术上可行,各方面性能较好,可像差动式调压室一样适用于中高水头的水电站;涌波发电掺气耗能式调压室在控制涌波高度及波动衰减时长上有一定的效果,可作为传统阻抗式调压室的技术改进方案。     

溢流堰特性对差动式调压室水力特性影响研究

水电站调压室和闸门井之间的隔墙设置溢流堰,形成差动式调压室。溢流堰的特性如高程、溢流宽度、溢流系数的取值直接关系到差动式调压室的水力特性。为此该文采用特征线法模拟差动式调压室的涌浪水位波动过程,并对溢流堰特性进行敏感性分析。由此,探讨溢流堰特性对差动式调压室水力特性的影响。结果表明:溢流堰高程对差动式调压室水力特性的影响最大,其次是溢流堰宽度,最后是溢流堰溢流系数;建议溢流堰的高程定在调压室稳定水位附近,溢流堰的宽度尽可能取大值,溢流堰尽可能采用溢流系数大的堰型。     

电算程序信息报导

一、各类调压室涌浪计算程序适用机型:IBM-PC 程序语言:BASIC 程序功能:可对上下游简式、双室式、差动式、阻抗式、双室阻抗式调压室在电站甩负荷或增负荷时,计算调压式中的水位波动过程,计算成果和水位波动曲线可在打印机上输出,水位波动过程曲线也可由绘图机绘出。     

水电站尾水调压室断面面积敏感性分析研究

基于瞬变流理论,采用弹性水锤特征线法,建立合理的边界条件,对有较长尾水隧洞的水电站调压室断面面积变化敏感性进行数值模拟分析,重点研究尾水调压室的断面面积对大波动工况下的调压室水位波动、机组最大转速升高率、蜗壳末端压力变化和水力干扰工况下对水电站机组出力摆动的影响。对同一特征工况,在大波动下,调压室断面直径为28 m,即断面面积为615.752 m2时,调压室最低涌浪水位达到2 218.97 m,蜗壳末端最大压力达到269.17 m(压力升高24.48%),机组转速最大上升率达到42.19%,满足调节保证计算要求。水力干扰工况下,并入同一电网时,随着调压室断面面积增加,机组出力摆动减小,对于大电网而言,出力摆动相对差值变化较小,两台机组甩负荷时,受扰机组出力摆动相对差值相差0.08%,一台机组甩负荷时,受扰机组出力摆动相对差值相差0.03%。综合考虑计算结果及调压室的工程经济性,推荐本电站调压室断面面积取615.752 m~2。     

阻抗式调压室底板压差的影响因素分析

底板压差是阻抗式调压室结构设计中一项重要参数。增大阻抗孔面积是减小压差最直接有效的方法。当增大阻抗孔大小无法满足设计要求时,研究了调压室水位波动周期和导叶关闭规律对底板压差的影响,阐明改变调压室水位波动周期和优化导叶关闭规律对降低压差间接起到积极作用。     

气垫式调压室水位和气室压力波动及状态方程多方指数影响计算研究

气垫式调压室水位和气室压力波动是规划和设计气垫式调压室所关心的问题。笔者使用四阶龙格—库塔法计算了气垫式调压室水位波动过程以及气室压力变化过程,分析了气体状态方程多方指数对调压室涌浪水位和气室压力的影响。指出在水力计算中以控制气垫式调压室最高和最低涌浪水位为计算目的,气体状态方程多方指数宜取1.0,以控制气室最高和最低压力为计算目的,多方指数宜取1.4。     

长引水隧洞水电站差动式调压井最不利工况研究

以我国西南某大型水电站引水调压井中用作升管的闸门井坍塌事故作为例子，通过计算分析，说明在这一类调压井的设计中，不能沿用单一的甩（或增）荷工况作为控制工况，应考虑连续增甩负荷可能会造成调压井内涌浪的不利叠加，此外还应考虑在各种不利工况叠加下升管与大井之间的水位差．     

西沟水电站调压室设计简介

针对西沟水电站引水隧洞长、水头高、调压室深、室内涌浪高和调压室所处山顶地势较低的自然条件，经多种设计方案比较，采用了具有阻抗、差动功能的带有上外室的溢流式调压室．它综合了不同型式单一功能调压室的优点，有效地克服了其缺点．三年的运行实践，证明其安全可靠．     

连接管对调压室涌波水位和水锤压力的影响

在传统大波动过渡过程计算中,调压室底部连接管的影响往往是作为阻抗孔来考虑,在连接管较长的情况下,采用阻抗孔处理时而忽略了连接管的水体弹性,因而容易造成较大误差。通过建立考虑了连接管及不考虑连接管时的调压室节点数学模型,采用Gardel公式来处理调压室的阻抗系数,将调压室的阻抗系数变为负荷实际情况的动态阻抗系数,并结合具体工程实例来分析连接管的长度及管径的变化对调压室涌浪、蜗壳进口压力以及机组转速所产生的影响。研究结果表明,对于连接管较长的情况,应考虑到连接管的作用,为了能充分反射水锤,连接管的面积不宜过小。     

水室与溢流相结合的新型调压井水力学计算研究

目前对水室与溢流相结合的新型调压井研究较少,水室和溢流相结合的新型调压井通过溢流堰溢流和水室补水,能有效降低调压井高度,因此有必要对水室和溢流相结合的新型调压井进行研究。水室和溢流相结合的新型调压井结构复杂,调压井水力学计算是该新型调压井研究的重要课题。以腊寨水电站水室与溢流相结合的新型调压井为例,通过水电站引水系统建立数学模型,完整地考虑了系统各环节非线性因素的影响以及上游水库、分叉管路、调压井、水轮机等边界条件,利用特征线方法进行管道水击计算,托马公式进行调压井稳定断面计算。结果表明:机组负荷突然发生变化时,机组转速随之变化,调压井水位上下波动不断衰减,最终水位稳定。机组转速、蜗壳和尾水管压力满足规范要求,达到了经济、安全、可靠的目的,机组的调节最大偏差小、时间短、振荡次数少,动态品质指标较好。调压井最低涌波水位高于调压井底板高程,最高涌波水位低于调压井顶高程,满足调压井不掺气和不漫顶的要求,因此调压井体型设计合理,水电站运行安全。     

调压室阻抗孔尺寸选择的研究

为了更深入研究阻抗式调压室阻抗孔尺寸与压力引水道断面尺寸的比值关系对调节保证计算结果的影响,采用非恒定流计算特征线法,以3条引水支管共用阻抗式调压室的工程实例为研究对象,进行了水电站压力引水系统仿真计算研究。通过对调压室涌浪水位、机组最大转速升高率和蜗壳末端最大水锤相对升压值计算成果的分析,得出调节保证计算参数均满足设计规范要求的前提下,阻抗式调压室阻抗孔面积与压力引水道断面面积比值的合理取值范围为28%~46%。该结论对指导类似工程建设具有一定的实际意义。     

不同体型调压室的瞬态水力特性对比分析

由于地形特征和调压室断面积的不同,水电站调压室体型也多种多样,从而使水电站过渡过程具有不同的瞬态特性。本文采用基于特征线法的一维计算及基于CFD方法和VOF模型的三维计算,比较了T型截面调压室和π型截面调压室过渡过程中的瞬态水力特性。一维计算结果表明,两种体型的调压室涌浪及调保参数随时间的变化规律相同,且调保参数均在控制范围以内。一维与三维的结果基本一致,但三维计算可反映液面的真实波动,即T型调压室在机组甩负荷工况下产生较大的涌浪波动,启动工况下产生立轴旋涡,并迅速蔓延到升管内,可能会影响水电站的安全运行。而π型调压室中的水流流态较平稳,未产生吸气旋涡。因此,采用π型截面的调压室更符合工程需要。     

分流式调压室水力特性研究

结合佛子岭抽水蓄能电站的尾水调压室,通过数值模拟和水工模型试验相结合的方法对尾水调压室的分流比进行了计算和分析,得出了分流比与佛子岭水库坝前水位的关系.对调压室在发电和抽水各工况下的过流特性进行了观测和分析,得到了堰流系数与相对淹没度的变化关系.此外,详细观测和分析了调压室安全水深与电站抽水流量的关系,提出了确定调压室安全水深的具体方法.按照该方法确定调压室安全水深,将使调压室和水轮发电机组的运行更加安全.