上游串联双调压室系统合理尺寸选择的研究

为了研究上游串联双调压室系统(主调压室为阻抗式,副调压室为简单式)合理的主、副调压室尺寸,结合长引水隧洞水电站工程实例,采用水锤计算的特征线法,运用过渡过程软件建立模型,对压力引水系统过渡过程进行计算研究。分析了主、副调压室不同直径组合下的调压室最高涌浪水位、波动衰减率和蜗壳末端最大水锤压力的变化规律。研究表明:对于布置双调压室系统,随着副调压室直径增大,主调压室阻抗孔对水锤压力的影响减弱;阻抗孔直径有一个临界值点,低于该点,副调压室最高涌浪水位随阻抗孔直径的增加而降低,高于该点,则上升;若副调压室直径过大,则主、副调压室水位波动衰减较慢。研究结论对类似工程合理地选择主、副调压室直径有一定参考作用。     

新型调压室差动孔尺寸变化对水力过渡过程的影响

结合新型组合调压室阻抗式、溢流式和差动式的特点,建立了的基本方程及边界条件,结合算例对新型组合式调压室差动孔尺寸变化对隧道末端压力、调压室涌浪水位、蜗壳末端压力的影响进行了分析。结果表明:差动孔尺寸变化对新型组合式调压室水力过渡过程具有一定的影响,其结论对进一步研究新型组合式调压室过渡过程有良好的指导作用,对推进新型组合式调压室在水电站中的应用有很大帮助。     

抽水蓄能电站引水系统几何特性对蜗壳最大压力的影响

抽水蓄能电站蜗壳最大水锤压力关乎管道的强度及机组的安全稳定运行，与引水系统几何特性密切相关。基于刚性水锤理论，定性分析了引水系统主/支管长度和横截面面积对蜗壳最大压力的影响规律，并针对实际工程开展了上述引水系统几何特性变动下的过渡过程数值模拟和验证。结果表明：蜗壳最大压力取决于引水管道中的水流惯性，引水管道总水流惯性越大，甩负荷工况下蜗壳最大压力越大；引水管道总长一定、主管与支管横截面面积之比大于2时，增大引水主管长度或增大管道横截面面积，可减小总的水流惯性，从而减小蜗壳压力；引水支管的长度一定时，减小引水主管长度或增大管道横截面面积，可减小总的水流惯性，从而减小蜗壳压力。     

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。     

水电站过渡过程计算中尾水系统糙率的取值研究

在水电站水力过渡过程计算中,为了满足调节保证计算的要求,管道各项参数指标的正确选择是至关重要的,合理的参数取值是水电站得以安全正常运行的基本保证。结合某水电站工程实例,采用过渡过程通用软件,通过分别改变调压室前管道的糙率和调压室后管道的糙率,对水电站过渡过程计算中尾水系统糙率的取值进行了深入研究。研究表明:在机组丢弃负荷过程中,在其他条件不变的条件下,尾水系统糙率的变化对尾水调压室最低涌浪水位、蜗壳末段最大压力和尾水管进口最小压力皆有影响,在水电站过渡过程计算中,尾水调压室前、后段糙率均应采用可能的最小值较为合理。这些成果对于同类工程的建设具有一定的参考意义。     

组合式差动调压室差动孔敏感性分析

针对带有连接管、竖井和差动上室的组合式差动调压室,结合某长引水式电站工程实例进行仿真计算,研究差动孔流量系数组合对调压室工作性能及有压引水系统的影响。通过对调压室涌浪变化过程、机组转速升高率及蜗壳末端压力计算成果的分析,得出只有在合适的差动孔流量系数组合下,才能充分发挥上室和升管的作用,进而提高调压室的工作性能。其结论对进一步研究该组合式差动调压室水力过渡过程具有一定实际意义,对推进该型式调压室在实际工程中的应用具有积极作用。     

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。     

水轮机导叶开启和关闭规律探讨

为了使各项参数满足水电站水力过渡过程中调节保证计算的要求,选择合理的水轮机导叶启闭规律至关重要,合理的启闭规律不仅能使水电站安全稳定地运行,而且也更加经济可靠。结合某水电站工程实例,采用特征线计算方法,借助于过渡过程计算软件,对水锤的压力波动和调压室的涌浪波动进行联合计算。计算结果表明,开启时间选择临界值30 s,关闭规律选择两段折线关闭时,能有效地使蜗壳末端压力、机组转速升高率以及调压室的涌浪水位等参数满足控制标准。该结果可为合理地选择导叶启闭规律提供重要的依据。     

带调压阀控制的水轮机微机调速器的应用

介绍了YWT—SC型带调压阀控制的水轮机微机调速器的系统结构及其在宣平溪二级水电站的应用。钢管压力和蜗壳压力作为控制变量之一被引入调速系统，使水轮发电机组的运行更加安全可靠。该型调速器的成功投运有助于中小型水电站用调压阀替代调压井，具有一定工程有效性。     

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。     

水电站厂房蜗壳进口边界条件对止推环作用的影响研究

为了研究水电站厂房蜗壳进口边界条件对止推环作用的影响,采用ANSYS软件对某水电站地下厂房蜗壳结构进行三维有限元计算,研究了蜗壳进口不同边界条件和止推环对蜗壳结构受力特性的影响,提出了蜗壳进口边界条件的合理模拟方法。结果表明:设置伸缩节时,直埋蜗壳方案止推环只承担了不平衡水推力的5. 63%,低于垫层蜗壳方案时的29. 21%。而不设伸缩节时,考虑上游钢管和外包混凝土情况下,上游钢管承担的不平衡水推力相比不考虑上游钢管和外包混凝土的情况减小6%～19%。因此,无论上游钢管是否设置伸缩节,直埋蜗壳均不需设置止推环;对于垫层蜗壳,设置伸缩节时止推环可以起到较为明显的止推作用,但不设伸缩节时上游钢管或加劲环能够代替止推环的作用,可以考虑取消止推环。综合考虑蜗壳进口上游钢管对计算精度的影响、计算模型的复杂性以及计算工作量的增加程度,建议蜗壳计算模型中进口范围取至上游钢管中第一个加劲环,并施加轴向约束。     

水工隧洞水泥灌浆的若干问题

Based on the practices of construction supervision to cement grouting at the reservoir emptying and power tunnels of the TSQ stage Ⅰ Hydropower station, some issues on quality control of cement grouting of hydraulic tunnel are discussed, and corresponding suggestions are put forward for revision of current standard (SL62-94). It is regarded that the refilling grouting could not be used for remedying the thickness of concrete lining; the end sealing of refilling grouting section should not be neglected; higher grouting pressure would be used. For the consolidation grouting, grout return pipe should be placed at the grout hole top for pure pressure type grouting; five-grade water cement ratio of grout mix is suggested; a certain standard should be specified for changing the grout to thicker mix by skipping the intermediate grade; the standard for ending the grouting should be relaxed. In current grouting standard, some terms should be complemented for contact grouting of steel penstock and spiral case and for plug grouting of circular-anchor hole.     

水轮机蜗壳进口与压力钢管出口凑合节的安装

三峡水电站水轮发电机组单机容量700MW，蜗壳进口，压力钢管内径φ12400mm，管壁厚δ=60mm,材质为NK－HITEN610U2，强度高，刚度大，凑合节瓦片块数少、长。蜗壳外围混凝土浇筑采用蜗壳保温保压浇筑，蜗壳进口凑合节安装是在预留的二期混凝土坑内进行，上下游管节已浇入混凝土，安装压缝难度大。现针对这种特点进行分析探讨。     

水力发电机组的振动特征

介绍了有关水力发电机组和吸水管／尾水管的振动资料和实用经验，引用不同的故障况例说明振动预测对于水力发电厂维修的好处，对于水力发电厂机组的典型振动和噪音给以图解分析，对于不平衡、涡轮气蚀、不对中、吸水管／尾水管共振、止漏环的腐蚀、尾水管的功率摆动和100Hz的铁心共振等导致水力发电机的振动／噪音做了特征分析。     

漫湾电厂6号水轮机蜗壳及钢管工作应力现场测试及结果分析

漫湾水电站是云南电网的主力电源点。确保电站的安全运行对于提高云南电网的安全可靠性意义重大。钢管和蜗壳作为特殊的薄壳压力容器，其运行条件和测试方法均有其特殊性，本文详细阐述了漫湾６号机钢管、蜗壳应力测试结果，对于其它已投入运行而需作钢管、蜗壳应力的测试分析的电站有参考价值。     

长引水道高水头电站不同负荷条件甩荷对蜗壳压力的影响研究

为研究采用集中供水布置型式的长引水道高水头电站蜗壳进口端内水压力极值工况及其内在影响机理,在相同上下游水位的前提下,以有压输水系统瞬变流分析的特征线法(MOC)为基础,融合跟踪机组运行轨迹的单纯形寻优法以及系统状态方程,对单台和两台机组在不同负荷时的甩荷工况进行过渡过程数值模拟计算。结果表明：单机、两机以20%额定功率运行甩荷后易发生首相水锤,为蜗壳进口断面内水压力的极值工况。蜗壳进口端内水压力极值出现在导叶小开度运行时甩部分负荷的工况。蜗壳进口断面内水压力初始值和极值大小与机组负荷相关,机组初始出力越少,引水系统中水头损失越小,蜗壳进口端初始压力越高,甩荷后该断面内水压力值越高,且部分负荷运行甩荷后压力衰减速度越慢。机组运行方式对蜗壳进口端内水压力值及峰值出现时间有一定影响。研究成果可为同类型水电站的设计和运行维护工作提供参考。     

Analytical study on water hammer pressure in pressurized conduits with a throttled surge chamber for slow closure

This paper presents an analytical investigation of water hammer in a hydraulic pressurized pipe system with a throttled surge chamber located at the junction between a tunnel and a penstock,and a valve positioned at the downstream end of the penstock.Analytical formulas of maximum water hammer pressures at the downstream end of the tunnel and the valve were derived for a system subjected to linear and slow valve closure.The analytical results were then compared with numerical ones obtained using the method of characteristics.There is agreement between them.The formulas can be applied to estimating water hammer pressure at the valve and transmission of water hammer pressure through the surge chamber at the junction for a hydraulic pipe system with a surge chamber.     

156 m水位下三峡水电站15#机组厂房结构的振动安全研究

三峡水电站机组蜗壳HD值高，其埋设方式对厂房和机组的安全稳定运行具有关键的影响。蜗壳直接埋入法相对于垫层埋入法和充水保压埋入法而言，其外围钢筋混凝土承担的内水压力较大，但施工比较简单且节省蜗壳钢材，因此三峡水电站15#机组拟采用直接埋入法。文中在已有静力研究成果的基础上，分析了局部混凝土开裂后的厂房结构的整体自振特性和振动响应，并根据计算结果和振动标准对厂房结构的振动做了安全评价。     

Dadinkowa水电站厂房蜗壳外围薄壁混凝土受力分析

针对国内对水轮机蜗壳外围薄壁混凝土结构研究较少、设计经验欠缺的问题,以尼日利亚Dadinkowa水电站厂房续建项目为典型案例,对水电站蜗壳外围薄壁混凝土结构进行设计分析。建立三维有限元模型,分析蜗壳外围混凝土在正常运行工况和检修工况下的应力,提取内力进行配筋计算;建立蜗壳0°断面的平面有限元模型,分析蜗壳顶部及基坑里衬附近混凝土应力,提取弯矩和轴力进行正截面和斜截面承载力计算。结果表明,基坑里衬附近混凝土尺寸较小,最薄处仅约21 cm,压应力峰值位于内侧,为5.67 MPa,未超过C25混凝土抗压强度;拉应力峰值位于外侧,为1.55MPa,最大拉应力范围较小。从而,混凝土尺寸能够满足斜截面抗剪承载力要求,无需另外设置抗剪钢筋。为保障结构安全,采用一期混凝土凿毛4 cm、配合植筋φ16@1×1 m的措施,基坑里衬采用双层双向配筋和C30混凝土,蜗壳及引水钢管顶部设置弯起φ32@15 cm钢筋提高斜截面承载力。设计经验可为同类工程设计提供参考。     

三峡工程水电站压力管道伸缩节设置论证

为适应厂坝间相对变位，坝后式厂房引水压力钢管通常设置伸缩节。三峡工程压力钢管直径12．4m，设置伸缩节造价高，制造、安装困难，运行期止水等技术问题突出。为此设计对伸缩节设置与否做了深入的论证研究，对坝体、厂房混凝土浇筑，温度应力，钢管垫层，以及蜗壳保压浇混凝土等进行了仿真计算后，进一步论证水电站压力管道可取消伸缩节。