长引水系统水电站压力管道直径优化

本文基于某长引水式水电站水力过渡过程的数值模拟,针对蜗壳末端压力受涌浪压力控制的情况,进行压力管道直径的优化。结论表明,减小压力管道直径将导致蜗壳末端水锤压力增加,控制其最大值不超过涌浪压力控制值,可在一定范围内缩小压力管道直径,减少工程投资,对类似工程具有一定的参考意义。     

支管管径变化对枝状管网水锤压力的影响

随着节水管网技术的大力推广, 管网水锤问题变得日益突出。为了探讨管网中支管管径变化对管网水锤压力的影响, 采用Pipenet软件对带有一个分支管的枝状管网在支管球阀突然关闭(工况1)和直管球阀关闭(工况2)2种操作工况下的水锤压力波动进行了数值计算, 支管型号分别取DN110、 DN90、 DN75、 DN63和DN50共5种; 并采用理论方法分析了2种工况下最大水锤压力的变化规律。结果表明: 随着支管管径的减小, 2种工况下各自阀门处产生的最大水锤压力和管网水锤压力均呈增大的趋势, 相比之下支管管径减小对工况1时的影响更大。理论分析表明工况1时最大水锤压力随支管管径减小而增大的主要原因是支管流速的增大; 工况2时最大水锤压力随支管管径减小而增大的主要原因是反射回的降压波逐渐减小。研究成果可以为管网设计提供参考。     

特殊工况下抽水蓄能电站系统参数过渡过程分析

在抽水蓄能电站水力过渡过程数值模拟中,由于水泵-水轮机全特性曲线所具有的特殊性,使得尾水管进口最小压力在机组相继甩负荷工况下会大幅度降低,且时常会成为控制值。以一维刚性水锤及弹性水锤的特征线方法(MOC)为理论基础,结合某"一洞两机"布置形式的抽水蓄能电站工程实例,对该电站相继甩负荷工况下引水隧洞洞径及尾水岔管相对位置对过渡过程的影响进行了数值模拟。结果表明:在设置尾水调压室的情况下,拟通过改变引水隧洞洞径来调节尾水进口最小压力的措施是不经济的,引水隧洞的面积只需使其中的水流能够保持经济流速即可;在满足工程布置的前提下,应尽量减小尾水支管的长度,以保证输水发电系统的安全运行。     

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。     

思林水电站长尾水隧洞取消尾调水力过渡过程分析

思林水电站引水系统为“一洞一管一机＋尾水隧洞”布置型式,压力引水管道长335m,压力尾水隧洞长210m,压力水道水流惯性时间常数Tw=4．13s,尾水反水锤问题十分突出。主要论述了思林水电站取消常规的尾水调压井设计,通过优化流道系统、机组参数、调节系统参数等,有效地解决了长尾水隧洞的反水锤问题,水力过渡过程的稳定性满足规范要求,保证了整个工程安全、经济运行。     

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。     

长距离重力流输水工程多支管运行方案水锤研究

结合ＫＹＰｉｐｅ２０１０水锤分析软件,对多支管运行的重力流输水问题进行了分析研究,发现随着支管关闭数量增加,流量改变量越大,造成的水锤升压越严重,对管道的安全更为不利;在管道沿线有驼峰高点,若对各支管及主管道末端流量不加控制,将可能会出现较大的压降,造成驼峰高点处出现负压,还会出现分支管由于供水压力过低,造成引水困难,影响整个管道系统的安全,需要增设稳压持压阀来解决;各分水口处的水锤升压均较高,均超过了分水支管的管道承压能力,在各分水口处设置可调式减压阀后,可有效降低分水口处的水锤升压,达到了水锤防护的目的。     

矩形断面压力管道汇流口局部能量损失

采用水动力学基本理论,对矩形断面有压管道汇流口的水力特性进行分析研究,提出收缩系数及局部能量损失系数的综合表达式,并与试验结果进行了比较。研究结果表明:正确描述管道汇流口水流特性,必须考虑主管和支管的面积、流量的相对大小和交汇角的影响;局部能量损失随流量比增大而增大,随面积比增大而减小,随交汇角增大而增大。     

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。     

金湾水电站设置阻抗式调压室必要性与调保分析

引水式水电站的调压室是在水力发电系统中起到调节水压的作用,在引水压力管道相对较长的发电站中,当机组运行中突然甩负荷关闭导叶时,由于水流的惯性作用,会产生很大水锤效应,易损毁发电设备及设施,调压室的作用就是让快速升高的水锤压力能得到合理的释放,以最大限度减小过流管道末端部件的压力,对电站安全起很好保护作用.     

水电站水力过渡过程数值仿真的理论与实践

系统地介绍了水电站水力过渡过程数字仿真的基本理论和计算方法,过渡过程的起因和研究内容,并用多个水工模型试验测量的调压室水位、管道水锤压力及其压力过程线资料验证了计算方法及参数选择的合理性.利用CTD技术得到了调压室内的水流流态、三维流速分布以及调压室水位波动的动态演示.该数字模型已用于多个电站引、尾水系统的水力过渡过程计算,得到的调压室最高/最低涌浪水位、蜗壳及岔管断面最大/最小水锤压力、机组最大飞车转速以及它们的变化过程线,引水隧洞最大/最小内水压力包络线、小波动和水力干扰下的发电频率摆动、机组稳定性分析等成果,为工程设计提供了重要依据.     

连接管长度对调压井水位波动和水锤压力的影响

本文目的在于回答调压井连接管较长时，其内水体惯性对调压井水位波动和水锤压力有何影响，有多大影响，设计中能不能忽略。文中首先通过理论和解析方法研究了连接管影响的性质和规律；然后针对典型的水库——调压井——阀门引水系统，用特征线法计算，详细分析了不同连接管长度下调压井水位波动幅值、阀门端水锤压力上升率、水锤穿井率的变化规律；最后以某抽水蓄能电站为实例进行了对比计算。研究表明，连接管增长使调压井水位波动幅值减小，但幅度有限，通常可忽略；连接管使水 锤压力和穿井率增大，在实际工程可能的范围内其增幅有时较大，应加以考虑。     

输水管道水锤防护方案对比分析

输水管道中经常出现独立气囊,管道排气不通畅会诱发一系列安全问题,如管道过水断面减小、水流阻力增大、水流压力振荡、爆管等等。为了提出合理的水锤防护方案,首先对输水管道水锤特点进行研究,讨论水平气液两相流流型变化过程,建立环状流的几何模型,采用Matlab软件,对3种水锤防护方案进行对比分析。结果表明,3s快闭95%+35s缓闭5%的防护效果最好。     

空中溢流式调压塔在小型电站的应用

在龙潭水电站设计中，采用空中溢流式调压塔，经过几年的运行观察，该溢流式调压塔节省工程投资，缩短了压力水道的长度；在负荷变化中，机组反应迅速及时，更快恢复稳定，改善了机组运行条件；大大减小了其上游引水道的水锤压力，也减轻了下游压力管道中的水锤压力；在事故停机和机组负荷变化时均能稳定运行，确保了机组和压力引水管道的安全运行。图1幅，表1个。     

变径输水管道快速关闭引起的水锤

根据一次偶然的观测发现，输水管道小流量快速关闭产生的最大压力值是初始水锤压力值的两倍多。本文进行了变径管水锤增幅的研究，给出了沿管最大和最小压力的包络曲线，提出了减小水锤的措施。     

不同分水角度条件下管网水锤压力分配试验研究

管道输水技术是节水方式中的一种,而管网水锤问题是抑制管网输水工程发展的主要因素之一.文章通过田间试验,比较了不同分水角度的支管水锤压力分配比率值,研究了分水角度大小与水锤传播方向和干、支管水锤压力分配的关系,结果表明:随着分水角度的减小,干管水锤和支管分配水锤的压力水头均呈增加的趋势,干管沿程压力水头值随传播距离的增长...     

长引水管道分三岔管系统的水锤实测与分析

长引水管道分三岔管系统的水锤实测与分析王国平（贵州省水电厅地方电力中心试验研究所贵阳５５０００２）１概述对于长引水管道多台机并联系统，机组甩负荷后的水锤计算是相当复杂的问题，其计算结果与实际压力上升值存在很大误差。在多机同时甩负荷后，机组的过渡过程有...     

水电站长引水道系统导叶折线关闭规律的优化

在长引水道系统中,由于水流惯性大,调压室水位波动周期长、衰减慢且振幅大,导致蜗壳进口最大压力受水锤压力与调压室涌浪压力两方面控制,后者主要受调压室体型控制,故水电站长引水道系统应结合调压室体型优化进行机组导叶关闭规律的优化.对水电站长引水道系统进行机组导叶关闭规律优化时,考虑到调压室涌浪对蜗壳进口最大压力的影响,在选择直线关闭规律时应对涌入调压室的流量及通过机组导叶的流量进行合理分配,在此基础上进行两段折线关闭规律的优化,根据两种关闭规律下通过机组导叶的流量相等可计算出第2段折线的斜率,这样只需对折点及第1段折线的斜率进行试算,减小了试算工作量.     

黑山水电站取消调压室的设计与研究

水电站的调压室起到调节水压的作用。由于发电站的引水管道较长,当机组运行中突然甩负荷关闭导叶时,水流的惯性作用,有很大的水锤效应,易损毁发电设备,如无调压室,水锤会击毁导水叶和其它过流部件,调压室的作用就是让水锤有一个释放的通道,以减小过流部件的压力。     

并联引水发电系统等效简化水击计算

为加快电站输水系统初期设计阶段"一洞多机"的并联引水发电系统同时甩负荷工况的数值建模和水击计算进度,从管道水击方程和水轮机组边界条件入手,推导了并联支管和并联水轮机组水击计算的等效简化关系,从而实现将"一洞多机"的并联引水发电系统等效简化为"单管单机"的简单系统。通过算例和工程实例对比分析了等效简化前后的水击计算结果,检验了简化模型的可靠性和精度。结果表明:等效简化后尾水管进口最小压力水头的最大相对误差小于5%,蜗壳最大压力水头和机组最大转速上升率等调保参数最大相对误差均小于2%,能够满足初期设计阶段水击计算的精度要求。