长距离引水隧洞特征工况分析及蜗壳压力计算

石笋河四级水电站在引水过程中由于巨大水力惯性,容易受到波动影响。采用三维数值模型仿真计算,选择机组在15秒内甩下100%负荷作为最大波动工况;在12秒内甩下10%负荷作为最小波动工况。经计算分析,两种特征工况下隧洞、蜗壳的压力值均小于设计阈值,满足稳定要求为石笋水电站稳定运营提供参考。     

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。     

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。     

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。     

引水隧洞围岩支护结构优化研究分析

引水隧洞工程地质复杂,在保证隧洞围岩和衬砌结构安全稳定的条件下,经济合理的支护结构设计优化对工程具有十分重要的意义。文章结合实际工程,建立数值仿真模型对水工引水隧洞的典型断面有限元分析各工况下的围岩稳定,并提出各支护方案的优化设计,使工程设计方案具备一定的经济适用性。该研究成果对指导隧洞施工过程支护结构优化具有一定的参考意义。     

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。     

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。     

东南亚某水电站工程过渡过程分析及结论

该水电站(以下简称为TBB水电站)为引水式电站,由首部枢纽、引水隧洞、调压井、压力明钢管、地面厂房及尾水渠、变电站、场内及场外道路等组成.TBB水电站开发任务以发电为主,并兼顾下泄生态用水.为明确在不同严苛运行工况下关闭机组相应的整定值、复核引水系统设计的合理性以及验证机组在小波动工况下的调节品质,现利用河海大学沈祖贻...     

泸定水电站引水隧洞进口边坡稳定性分析

结合泸定水电站引水隧洞进口边坡工程实例,根据设计提供的引水隧洞边坡资料,建立剖面的有限元模型和选取相应的岩体力学参数,采用有限元法对引水隧洞进口边坡剖面进行二维仿真,分析边坡在施工开挖过程中的变形和应力,并运用岩质边坡稳定分析程序EMU2005,计算不同地震工况下引水隧洞进口边坡的最小安全系数,综合评价边坡的稳定性。     

核主泵关键过流部件非定常流动特性分析

为改善核主泵的水力性能,减少核电事故,促进核主泵的国产化,对混流式核主泵的水力单元进行了定常与非定常数值计算,以探究其关键过流部件的流动特性。对流量在0.2~1.0 Q0工况条件下核主泵的外特性进行了分析,重点对其极小流量工况、最优工况以及设计工况下叶轮与压水室的内流特性进行了分析研究。结果表明,叶轮叶片的进口靠近后盖板的位置容易出现涡流,在叶轮的出口部位,压力脉动最为剧烈,而且叶轮的压力波动幅度明显要高于压水室的;压水室类球形蜗壳内的流体流动呈螺旋状,在其近壁面,特别是类隔舌的位置,较易形成不稳定的流动;叶轮与压水室压力脉动的主频与叶频相近,核主泵水力单元的最优工况出现在0.8 Q0,其效率为82.22%;同时研究结果还表明,如果流量过小,则易造成大量的绕流漩涡,而且压力脉动的程度也将随之显著增加。     

马马崖一级水电站水轮机调节系统大波动过渡过程分析

马马崖一级水电站发电引水系统中的流量瞬间变化较大,致使水轮机调节系统产生大波动过程,从而引起机组转速升高、蜗壳压力升高、转轮出口压力降低,对于机组及过水建筑物影响很大。根据施工图纸、机组及调速系统资料,对水轮机调节系统大波动过渡过程进行复核计算,分析蜗壳最大压力升高值、机组转速最大升高值和转轮出口最低压力值的发生工况及其影响,为该水电站的启动调试和后期运行提供了依据。更多还原     

蜗壳式混流泵压力脉动特性研究

基于雷诺时均方程和RNG k-ε湍流模型,应用SIMPLE算法,对混流泵内部流场进行非定常数值模拟,分析不同工况监测点上压力脉动的时域特性和频域特性。取定常计算的外特性与实验值对比,对比结果为不同工况的扬程偏差均小于5%,证明该数值模型能准确地描述泵内流场特征。结果表明:叶片进口处水流冲击产生的回流和漩涡是引起叶轮内压力脉动的主要动力源,叶轮与蜗壳间的动静相干作用是产生蜗壳内压力脉动的主要动力,并且在向下游传播过程中,压力脉动逐渐减弱,叶频占主导地位,在小流量工况运行时,主频有向叶轮转频迁移的趋势,大流量工况下最大压力脉动发生在转轮中间位置;叶轮内的压力脉动要远远高于蜗壳,这是引起机组振动和噪声的主要来源。     

向家坝水电站右岸变顶高尾水洞的水力计算

向家坝水电站尾水下接金沙江，江水位变幅大，尾水隧洞选用变顶高尾水洞方案时可不建尾水调压室，但洞内压力和明满交界面会随水流过渡过程变化。经建立包含引水系统、机组和调速器在内的计算机仿真程序的水力过渡过程计算表明，变顶高尾水隧洞方案在明满交替流工况下，未产生气囊，洞顶内水压力变幅不大，对机组没有产生不利影响，电站调节系统能满足大、小波动稳定的要求。     

引水隧洞永久衬砌计算研究

引水隧洞的永久衬砌设计对引水隧洞安全、工程经济影响较大。目前引水隧洞衬砌计算多采用ANSYS平面有限元法,但存在一定弊端,不便模拟外水压力工况,而且计算得到的结果不能直接用于配筋设计。以厄瓜多尔德尔西水电站引水隧洞为例,系统介绍美国规范中的引水隧洞永久衬砌的设计计算方法,此方法能够简便的模拟引水隧洞衬砌各种受力工况,并且得到的内力值可直接用于配筋计算,计算结果准确可靠,便于设计人员应用计算。可为国外需要依据美国规范进行设计的工程提供参考借鉴。     

引水隧洞管片受力特征的试验研究

为了研究引水隧道管片受力特征，保证隧洞稳定运行，以引水隧洞工程为利，选择不同位置的3个断面，对盾构推进过程中管片结构的土压力变化规律、环向轴力以及纵应力大小进行监测。结果表明，各断面土压力在盾构推进过程中呈现出先增大后减小最后趋于稳定的变化趋势。土压力峰值对应的推进环数约为2环。不同断面之间的土压力大小差距较为显著，在拱顶位置附近的管片受力较大；随着推进管片环数增加，各测点纵向应力变化趋势相同。研究结果确定出最容易发生病害的管片位置，对工程管片衬砌结构的设计和施工具有指导意义。     

水电站甩负荷大波动过渡过程模拟

本文针对南方某大型水电站,进行水力机组甩负荷大波动过渡过程模拟。在计算软件 Matlab 的支持下,模拟出了压力变化曲线和转速变化曲线,继而得出引水系统最大压力升高和蜗壳末端最大转速升高。通过电站实测数据与模拟结果之间的对比,验证二者之间的一致性,这种模拟和对比结果也可以为同类型水电站的调节保证计算和稳定性分析提供一定的参考。     

乌东德水电站引水隧洞钢衬段混凝土施工技术

乌东德水电站左岸引水隧洞下平段压力钢管外包衬砌混凝土施工是引水隧洞混凝土工程的重点,其施工质量直接影响压力钢管甚至蜗壳的安装质量及稳定性。由于施工空间狭窄、作业环境差,因此触电、物体打击等安全风险大,且混凝土浇筑施工困难,尤其是钢筋安装难度最大。以4#～6#引水隧洞为例,通过分析、总结,采取了一系列技术措施和质量保障手段,确保了施工质量和安全,可为类似工程提供借鉴。     

水电站大型金属蜗壳延伸段与封头洞内安装施工技术

以某水电站为例,简要介绍了水电站地下厂房的蜗壳延伸段与封头布置于厂房与引水隧洞交汇处且延伸入洞内工况下,厂房桥机无法一次吊装就位,采用二次牵引拖运就位及辅以设计运输工装进行安装的施工技术工艺。     

深圳抽水蓄能电站引水系统充水进水阀关键设备试验研究

深圳抽水蓄能电站引水系统在进行阶段性验收及完成下游尾水隧洞充水试验后,为确保调试工作顺利进行,开展上游水道充水试验.试验采用静态法,检验在上游水道充水过程中压力钢管、球阀进水接管、球阀本体、球阀相对支墩的滑动机构、伸缩节、蜗壳上游延伸段压力钢管的静态应力和位移,结果表明,设备制造、安装满足设计要求,各部件工作正常,为后...     

基于数值模拟的管道离心泵水力性能及能量耗散研究

采用雷诺时均的方法,基于SST k-ω湍流模型,开展了管道离心泵能量损失可视化的数值模拟研究。计算结果表明：叶轮内高压主要分布在叶片出口边,蜗壳内压力主要分布在隔舌和出口通道;管道离心泵的能量耗散中脉动熵产占主导地位,设计工况下管道离心泵的能量耗散最低,小流量工况的能量耗散是设计工况的3.4倍,大流量工况的能量耗散是设计工况的2.9倍;叶轮进口边、压力面、出口边以及间隙处能量耗散最大,蜗壳隔舌和出口通道内能量耗散最大。研究成果对同类水泵的低能耗设计提供了参考。