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.     

高海拔地区大容量机组尾水管进口压力的控制研究

为了使高海拔地区大容量机组水力过渡过程中尾水管进口压力满足规范要求,选择合理的导叶关闭过程至关重要,导叶关闭过程是水力过渡过程中解决水电站运行安全问题最经济、最常用的措施之一。结合某高海拔地区大容量机组水电站工程实例,采用特征线计算方法,应用过渡过程软件进行仿真计算研究。结果表明:对于高海拔地区大容量机组水电站,选择合理的导叶折线关闭规律,能有效地改善尾水管进口压力,从而满足按海拔高程修正后的控制标准。研究成果可为规范控制高海拔地区大容量机组水电站水力过渡过程中尾水管的进口压力提供参考。     

毛尔盖水电站水力过渡过程计算

利用相关程序,对四川毛尔盖水电站进行了水力过渡过程计算。通过对导叶关闭规律进行优化计算、调压室波动计算、大波动过渡过程计算、小波动计算以及调节系统的稳定分析,验证了该电站引水发电系统的设计是合理、可行的。     

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。     

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。     

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。     

调压室位置和面积变化对尾水管压力的影响研究

为了研究尾水调压室位置和面积的变化对尾水管压力值的影响,结合某水电站阻抗式尾水调压室的工程实例,运用通用的水电站过渡过程软件建立模型,并进行数值计算分析,该过程考虑了水轮机组的特性和边界条件、导叶的关闭规律以及弹性水锤的作用。结果表明:并不是尾水调压室与厂房的距离越近,越有利于尾水管压力值,调压室对尾水管最小压力的影响存在着临界位置,调压室面积的改变亦能较大程度地影响尾水管最小压力值。当调压室越过其临界位置向水电站厂房方向靠近时,尾水管最小压力值的变化幅值很小,这并不能使尾水管最小压力得到明显的改善,但是当增大调压室面积时,则会显著改变尾水管最小压力值。该结论对调压室和水电站地下厂房的布置非常有利,并有效缓解了地下洞室围岩稳定与水力过渡过程之间的矛盾。     

调压室位置对调保参数的影响

调压室位置是影响调保参数的主要因素之一。本文针对上、下游调压室及不同调压室型式进行理论分析及数值计算,证明了调压室对调保参数的作用存在最佳临界位置和变化不敏感的范围。该结果有利于地下厂房和调压室的布置,缓解了洞室围岩稳定和过渡过程之间的矛盾。究其物理本质,在机组特性、导叶关闭规律确定的前提下,蜗壳最大动水压力及尾水管最小压力主要取决于压力管道的水击压力、调压室涌浪水位两者的叠加。由于管道总长度不变,移动调压室位置,两者所起的作用相互消长,所以并非调压室越靠近厂房对调保参数越有利。     

抽水蓄能电站引水调压室先增后甩工况最高涌浪研究

以国内某抽水蓄能电站为例,选取先增后甩工况作为最高涌浪的控制工况,分别采用解析法和基于特征线的数值仿真法,对比分析了最高涌浪的发生条件及2种方法的差异。结果表明:数值仿真法考虑了导叶启闭规律的影响,相较于采用流量突变模型的解析法,调压室水位波动发生滞后,更准确地模拟了调压室的水位波动过程;导叶启闭规律越长,工况转换越多,则滞后时间越久,但几乎不影响调压室的涌浪极值;2种方法共同验证了先增后甩工况的最不利叠加时刻为初始工况与叠加工况的Z-V曲线相切时刻,相应产生的调压室涌浪最高;数值仿真法由于发生叠加工况时流量为渐变,因而切点的发生时刻在Z-V曲线上产生后移,但2种方法的调压室的涌浪极值十分接近。     

导叶关闭规律对水电站流道压力分布特性影响

水电站过渡过程中,不同导叶关闭规律对流道压力值及分布特性有较大影响,特别对引水道短、断面尺寸大的坝后式水电站,可能造成同一断面的压力不均问题,危及水电站的安全。为探求不同导叶关闭规律对坝后式水电站流道压力空间分布特性的影响,以典型坝后式水电站三峡右岸水电站为研究对象,通过水电站过渡过程全流道压力特性三维数值模拟及自定义的压力特性差异分析法,对比不同导叶关闭规律下的水电站流道典型断面压力空间分布差异。结果表明:采用三段导叶关闭规律更能限制转轮最大转速,而采用两段导叶关闭规律使得流道同一断面的压力分布更为均匀,从而对流道有利,能保证水电站的安全稳定运行。     

调压室闸门关闭时的吊力与涌浪计算

本文分析了调压室闸门吊力的水力学计算方法，结合调压室涌浪计算过程，计算闸门启闭的吊力变化过程，推导了了调压室闸门启闭过程的闸孔出流量公式。以瓦屋山电站为例，计算了闸门关闭过程的吊力变化过程，并与模型试验结果进行了比较，其计算结果较为理想。     

阻抗式调压室底板压差的影响因素分析

底板压差是阻抗式调压室结构设计中一项重要参数。增大阻抗孔面积是减小压差最直接有效的方法。当增大阻抗孔大小无法满足设计要求时,研究了调压室水位波动周期和导叶关闭规律对底板压差的影响,阐明改变调压室水位波动周期和优化导叶关闭规律对降低压差间接起到积极作用。     

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。     

调压室对水电站输水系统小波动过渡过程的影响

为了减小水电站输水系统过渡过程中产生的水锤压力,常常会在输水系统中设置调压室。通过基于不考虑水体弹性的理论推导以及考虑水体弹性的数值模拟,对无调压室及有调压室两种方案下输水系统小波动的过渡过程进行比较分析,以便较为全面地对设置调压室或不设置调压室是否会对水电站输水系统小波动的过渡过程产生影响展开研究。研究结果表明：在相同布置条件下,无调压室及有调压室两种方案的输水系统的小波动过渡过程均是稳定的;设置有调压室的输水系统小波动的过渡过程要优于未设置调压室的输水系统小波动的过渡过程。从研究结果来看,设置调压室对水电站输水系统的小波动过渡过程具有改善作用。     

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。     

气垫调压室与减压阀联合防护下的减压阀优化

以刚性水锤的状态空间法和弹性水锤的特征线方法为理论基础,针对气垫调压室与减压阀联合防护下减压阀对气垫调压室和机组参数的影响问题开展数值模拟。以某运行中的水电站为例,对其输水系统中不同减压阀的参数实施相关优化,在对优化结果进行分析、研究的基础上,通过总结得出了减压阀阀径的选取原则,即阀径不宜过大,也不宜过小;最优减压阀直径应当能保证机组导叶在关闭时产生的蜗壳末端最大压力近似地等于减压阀在关阀时所产生的阀前最大压力。运行实践表明,机组关阀的时间应当能在降低压力的同时又能够保证关闭时间不能太长,以免造成水资源的浪费。     

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.