水电站混合型调压井水力特性数值模拟研究

混合型调压井水流流态复杂,常规解析法和图解法均不能精确求出混合型调压井涌浪水位波动、压力差变化、调节保证变化等。基于数学模型进行混合型调压井水力特性数值模拟,并通过模型试验验证数值模拟成果可靠性,论证混合型调压井可行性。结果表明:数值模拟和模型试验基本吻合,数值模拟成果是可行的。调压井最高涌波水位低于调压井顶高程,最低涌浪水位大于需要最小淹没水深,调压井底板受到的向上最大压力差较小,水位波动经过上下往返运动,波动不断减少,最后稳定。机组转速、蜗壳和尾水管压力均在合理的范围内,因此调压井底板高程和顶高程、阻抗孔口大小、稳定断面设计是合理的。     

水电站混合式调压井设计研究

针对大流量、高水头、长引水隧洞的水电站,其调压井布置受地形、地质条件限制常规型式不能满足设计要求的问题,以丹达河水电站为例,对比了各种调压井型式,通过数学模型水力计算和模型试验论证了混合式调压井设计的合理性。结果表明:混合式调压井结合水室式和阻抗孔式调压井的优点,水位波动最小,高度最低,容积最小,工程量最少,同时波动衰减快,在正常运行时,经过调压井与压力水道连接处的水头损失较小,结构简单,施工方便;混合式调压井数学模型水力计算结果与模型试验结果十分接近,调压井的最高涌浪水位低于调压井上室直墙顶高程,最低涌浪水位高于调压井底板高程,因此选用混合式调压井可行。     

阻抗式调压井水力学计算研究

对庙林水电站引水发电系统的阻抗式调压井进行数值法和数学模型水力学计算,并通过模型试验验证数值计算结果的可靠性,论证阻抗式调压井型式可行性。结果表明:调压井数值法和数学模型水力学计算结果与模型试验结果基本吻合;调压井丢弃负荷后的最高涌浪水位低于调压井设计顶高程,最低涌浪水位高于调压井底板高程2.0m以上;调压井直径、阻抗孔口以及调压井顶高程是合适的,运行过程中不会发生调压井漫顶和漏空的现象。     

阻抗与溢流相结合的新型调压井研究与应用

在径流式水电站中,若长引水隧洞调压井所在山体高程低于拦河坝正常蓄水位,电站机组甩负荷时调压井内产生的最高涌浪将超出地面很多,采用常规的调压井型式会面临由结构抗裂要求所带来的投资增加过多的问题。结合赤道几内亚吉布洛水电站工程实例,通过分析论证,因地制宜地采用阻抗与溢流相结合的新型调压井结构型式,创造性地解决了电站机组甩负荷时最高涌浪所产生的高调压井结构问题,不仅使工程投资节省,而且使机组运行条件也得到改善。     

事故闸门与露天水池相结合调压井设计研究

针对高水头、大流量、长引水隧洞的水电站,调压井布置受地形、地质条件限制以及常规型式不能满足设计要求的问题,以柏香林水电站为例,对比了事故闸门与蝶阀方案,以及各种调压井型式,通过调压井结构计算和水力计算论证了事故闸门与露天水池相结合调压井设计的合理性。结果表明:事故闸门与露天水池相结合调压井具有事故闸门和水室式调压井的优点,安全可靠性较高,且方便检修管理。该型式调压井可有效地减少涌波高度,从而降低调压井的高度,节省工程量,减少投资,具有经济性和适用性,有效地解决了特殊地形地质条件调压井设计的难题,因此对调压井设计具有重要的参考价值。     

KYET水电站调压方式设计优化及关键技术

在KYET水电站早期设计阶段,针对长7 100 m的发电引水系统水力过渡过程,研究比较了调压井、气垫式调压室、调压阀等型式,初步推荐采用调压井作为调压方式。随着工作的深入,认识到采用调压阀替代调压井是可行的。利用水力过渡过程计算分析了带有调压阀的水轮机调节系统在一次调频、大/小波动工况的表现,并采用带调压阀的机组调节仿真试验系统进行了复核研究。基于计算和试验成果,进行了调压阀选型、布置和防抬机复核,并开展了优化方案效益分析。结果表明,该水电站采用调压阀方案能够解决机组转速和水道压力上升问题,满足机电设备和水工建筑物的运行和安全要求,以调压阀替代调压井是可行的,其经济、社会和生态效益显著。     

水室与溢流相结合的调压井型式比选研究

针对大流量、高水头、长引水隧洞的水电站,其调压井布置常受到地形、地质条件限制,常规调压井不能满足设计要求。通过对各种型式调压井开展比选以及水力学和结构力学计算,相比简单型式和阻抗型式调压井,该混合型式调压井具有水室式和溢流式调压井的优点,井中波动衰减快,涌波水位升高和下降被有效限制,波动幅度最小,调压井高度最低;同时其工程量和投资最少,施工方便,结构经济安全。对类似工程设计具有参考意义。     

引水式水电站小幅度调节过渡过程的分析

过去研究水力发电机组调节稳定性及引水系统波动稳定性(如调压井水位波动稳定性)时,通常都是分析小波动稳定的临界条件,导出稳定判别式。实际应用时,在临界值上(如调压井临界稳定断面)乘上一个大于1的系数作为“安全裕量”。这种处理方法是不完善的。分析调节及波动稳定性时,只要求稳定是不够的,而应对调节质量有一定的要求。原文中正确地指出了这一点,而且导出了计算调节过渡过程中机组转速、内水压力等波动过程的解析式,这是很有价值的。     

巴基斯坦苏基克纳里水电站调压井导井塌方综合处理技术

安全、高效处置深竖井导井塌方是水电站施工中的难点。以巴基斯坦苏基克纳里水电站项目为例,针对调压井扩挖初期的导井塌方,创新性地提出“混凝土喷护+系统锚杆+钢筋网+锚筋束”对塌方空腔体进行支护,利用塌方空腔体取代调压井下室的综合处理方案。通过理论计算分析,在规范要求的各种工况下,调压井内水位变化均满足调压功能要求,既保证了施工安全,又节约了处理成本与提高了时效,可供同类工程塌方处理借鉴。     

某核电厂循环水系统虹吸井模型试验研究

通过对某核电厂循环水系统虹吸井水力模型试验,分析研究在排水流量、潮位和堰顶标高变化时对排水虹吸井的水力特性、水力要素的影响程度,以及在不同方案时溢流堰、虹吸井内堰后流道型式的水力特性与水头损失。结果表明该虹吸井溢流堰堰顶高程为-1 m时可以满足不同工况下泄流要求,流速分布较均匀;高程为-0.5 m时虹吸井溢流堰上下游水位差较大,水流紊动激烈;高程为-1.5 m时平均低潮位下虹吸井泄流为淹没出流,不利于虹吸井泄流。对于虹吸井溢流堰堰顶高程为-1 m的方案,设计基准洪水位DBF(Designed basis flooding)工况下安全排水流量为46.3 m~3/s。     

气垫式调压室参数选择及涌波计算

气垫式调压室是用于控制水电站水力过渡过程的新型调压室，具有布置灵活，适应水位变幅大和电站负荷变化后调压室水位波动小的优点，国外已应用于控制水电站引水系统和火电站供水系统水力地渡过程。本文介绍了气垫式调压室的工作原理，参数选择及涌波计算方法。     

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。     

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。     

阿尔塔什水利枢纽水电站引水系统过渡过程分析

阿尔塔什水利枢纽水电站引水系统长度较长。通过调压室过渡过程计算优化调压室的尺寸,既而通过对导叶关闭规律进行比较计算,确定机组最短关闭时间;再通过小波动过渡过程计算分析系统的小波动过程是否稳定;通过水力干扰计算判断被干扰机组的水头、流量、效率、机组轴力矩变化是否超过允许范围。研究结论为电站引水系统设计提供依据。     

卡邦波水电站水－机联合过渡过程大波动研究

以广东省内某大型水利工程为背景,综述当前国内外混凝土表面主要防护材料在工程中的应用,提出适用于该工程的混凝土防护涂层系统,为工程遴选防护材料提供借鉴和参考。以赞比亚的卡邦波水电站为例,根据引水发电系统的布置,建立包括引水隧洞、水轮机、尾水调压洞、尾水隧洞的数值计算模型,模拟在机组开机、停机、甩负荷等各工况下,整个引水系统建筑物各部位的压力、蜗壳末端最大压力、机组转速上升以及尾水调压洞最高和最低涌浪;同时,论证了将尾水调压洞模拟为尾水调压室计算所得结果的可靠性。通过水机电联合模拟,得到了更可信的调节保证参数计算值。     

某低水头大流量长引水式电站调压室设计

调压室的设置是减小水锤压力在水道中传递的有效方法之一,而调压室断面的大小则受托马稳定条件的制约。按托马稳定断面公式计算的低水头大流量长引水式电站稳定断面往往较大。结合某工程实际运行情况,考虑了电力系统的影响,论证了调压室断面减小的可能性,并拟定了适合该工程的调压室体形,最后通过过渡过程仿真计算论证了所采用调压室体形的合理性。     

北疆某引水式电站通过阻抗孔对调压室体型的优化设计

调压室是减小水锤压力传递的有效方法,调压室断面受托马稳定条件制约,阻抗孔直径是托马稳定断面的重要参数之一。通过对北疆某水电站调压室的稳定需求给出较合适的断面积,通过阻抗孔对调压室体型进行优化设计,主要涉及阻抗孔口尺寸、顶板、底板设计高程及运行工况等因素。     

气垫调压室与常规调压室双室引水系统的计算

建立了描述具有上游气垫式调压室的水电站双室引水发电系统过渡过程状态方程,介绍了其数值解法并编制了计算程序。结合某一实际工程计算了上下游调压室的水位波动、气压室的压力变化和高压管道的水击压力,并讨论了气压室的初始状态对调压室底部压力的影响。     

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。     

结合数值计算与模型试验进行调压室参数优化

由于特殊的地形地质条件，大桥电站差动式调压室高度大，水流条件复杂，荷载特殊，需全面优化其参数．虽然该种调压室已有了实用的计算方法及公式，但在工程实践中仍有不少参数处于不好把握的状况．为此以大桥电站调压室为背景，综合运用电算与实验手段对差动式调压室各参数的变化规律及相互关系进行了探讨，增强了对该类调压室的进一步认识，并获得了大桥电站调压室的优化参数和水力条件，同时说明电算与试验结合是取得优化结果和成果可靠性的保证．