Torpa气垫式调压室设计施工和运行经验

Torpa电站是Dokka工程的两个电站之一。该电站的气垫式调压室的总容积为17400m^3，气体体积为10000－12000m^3。气垫式调压室区内的岩石覆盖率达225m，水头为450m。在气垫式调压室上方修建了一个防止漏气的水幕。水幕压力比气垫式调压室压力大2－5bar。必须遵循的主要设计准则之一是水幕压力必须小于岩体内的最小主应力，以防产生水力劈裂，因此进行了大量水力劈裂试验。气垫式调压室为环形结构。从气垫式调压室上方的洞室内钻水幕孔。空气压缩机的容量为940Nm^3/h。同时设置了两套不同的气垫式调压室水位监控系统。经过两年运行后测试表明，只要水幕超压大于2bar，则气体就不会经岩体泄漏。     

含气垫调压室的水电站输水系统小波动稳定分析初探

对气垫式调压室的电站输水系统的水力-机械微小波动稳定问题进行了初步分析，讨论了调速器参数、气体多变指数、气室高度、气室压力、运行水头对稳定性的影响，为气垫调压室的合理设计、安全运行提供了科学依据。     

不衬砌高压隧洞和气垫式调压室

目前挪威正在投入运行的不村砌压力竖／斜井和隧洞已有80多个，其最大水头介于150m至1000m。其中绝大多数修建于1960年～1990年，最早村砌的压力竖／斜井和隧洞已投入运行80年。本文介绍了不村砌压力隧洞的各种设计准则，描述了水力发电厂总体布置的发展情况，论述了运行经验。同时针对漏气问题对十个不村砌气垫式调压室的运行经验进行了分析。其内部气压为19～78bars，调压室容积2000～120000m^3。     

钢罩式气垫调压室在金康水电站的应用

国内外已建的气垫调压室都是利用经过处理的围岩自身或再辅以在其周边设置的水幕来防止气室漏气。但据国内外的工程实践,即使对岩体采取了复杂而昂贵的工程处理措施,也难以确保气室的气密性。金康电站的地质条件较差,气垫室采用钢板防止气室漏气,克服了气室闭气难的问题,实现了工期省、投资省、调压室运行可靠的目标。钢罩式气垫调压室在金康电站的成功应用,将对引水式电站具有较大的推广价值。     

预测气垫式调压室运行中的漏气量的模型研究

在调压室的设计中，预测其在运行中的空气损失量是极为必要，因为漏气量严重影响着调压室的工作性能。调压室运行中气室的超压空气通过围岩裂缝向周围渗漏的过程是涉及气体驱替孔隙水的水－气二相流过程，目前对调压室漏气量的预测大多采用经验公式。作者基于多相流理论，同时考虑水相和气相的流动及相互作用，建立水－气二相流模型，针对气垫式调压室运行过程中气压室内的气体沿单裂缝向粘土夹层渗漏的水-气二相渗流过程进行了探索性研究。模拟了不同的围岩孔隙水压力与调压室内气压力比值情况下的气压室漏气情况，结果表明，当该比值增大时，漏气量将迅速减少，验证了设置水幕的防漏措施的有效性。由于水-气二相流模型可以充分考虑调压室地质条件，水幕的压力，气室气压及围岩性质等因素的影响，为空气损失评估、水幕设计及对漏气严重的调压室进行修补提供了新的研究思路。     

气垫式调压室内气体温度变化预测分析

在水电站水力过渡过程中,气垫式调压室封闭气室内的高压气体因调压室底部压力变化而发生压缩或膨胀,特别是某些突发情况使气体体积改变迅速时,会引起危害性高温或低温。为了解室内气体温度在各种工况下的变化范围及可能的危害,通过建立模型,进行数值模拟计算,详细分析预测了气垫式调压室内气体温度变化情况和危害特征。结果表明,室内气体存在低温引发室内水体结冰而影响甚至使调压室散失功能的潜在危险,需确定室内初始气温,就相关危险情况逐一分析,确定可能的最高、最低温度以及冰点续时。相关建议可为气垫式调压室的设计和运行提供参考,对保证气垫式调压室正常工作以及维护电站整体安全具有现实意义。     

恒定流条件下气垫式调压室室内水位与气压的模拟

恒定条件下,气垫式调压室室内气压与水位随机组运行工况变化而变化,该变化不仅取决于上库水位、机组出力等,而且取决于气垫式调压室室内气压设定值。若上库水位变幅较大,气压设定值将直接关系到气垫式调压室运行安全。为此,该文建立了设有气垫式调压室的引水发电系统恒定流数学模型,推导出了室内水位与气压的解析解,分析了上游水位、引用流量、初始设置水位、调压室顶部高程对室内气压与水位的影响,探讨了室内水位变幅与上库水位变幅之间的匹配关系,由此给出了室内水位/气压设定值选取范围,对电站设计和运行具有参考价值。     

气垫式调压室及其在大干沟水电站的应用

青海省大干沟水电站引水系统采用国内尚未使用的气垫式调压室这一特殊装置 .初步运行试验结果表明 :气垫式调压室可以满足反射水击波、改善机组运行条件的各项要求 ,增甩负荷期间蜗壳进口处和调压室内压力变化满足调保计算值 .与建常规塔式调压室相比 ,可节约投资 4 0 % .     

预测气垫式调压室运行中漏气量的数学模型

针对气垫式调压室运行过程中气压室内的气体沿单裂缝向黏土夹层渗漏的水-气二相渗流过程,建立了基于多相流理论的水-气二相流模型。模拟了不同的围岩孔隙水压力与调压室内气压力比值情况下的气压室漏气情况,结果表明,当该比值增大时,漏气量将迅速减少,验证了设置水幕防漏措施的有效性。所建立的水-气二相流模型可以充分考虑调压室地质条件,水幕的压力,气室气压及围岩性质等因素的影响,为空气损失评估、水幕设计及对漏气严重的调压室进行修补提供了依据。     

气垫式调压室稳定断面积研究

基于刚性水锤理论,考虑了压力管道的水流惯性及实际水轮机特性和调速器作用,运用稳定性理论,推导了气垫式调压室临界稳定断面积的详细公式。在此基础上分析最不利稳定断面积的取值,根据近年来国内十个不同水头段引水式水电站的资料,进行该公式各项参数的统计分析。结果表明:气垫式临界稳定断面详细公式主要由考虑水轮机特性的引水隧洞水流惯性项F_(th1)、压力管道项F_(th2)及调速器特性项F_(th3)三部分组成,在形式上与常规调压室一致,区别仅在于(1+m×p_0/l_0)倍的系数关系。气垫式调压室最不利稳定断面积取决于最大水头与设计水头之间的某个既能满足(1+m×p_0/l_0)较大,也能满足e1的水头。随着电站设计水头的增大,系数(1+m×p_0/l_0)的值也呈线性增大趋势,不能笼统地判断气垫式调压室适用于高水头水电站,应根据电站的工程规模作进一步详细论证。