低水头大流量长尾水隧洞调压室结构布置优化设计

依托某海外水电站项目EPC投标阶段,在招标文件条款允许带方案投标的前提下,对原设计方案进行仔细研究,结合该项目低水头、大流量、超长尾水隧洞的工程特点,从提高电站运行灵活性、改善调压室水力条件、保障调节功能等方面,对尾水调压室的布置进行深化研究,提出投标阶段的设计优化方案。     

水电站尾水调压室型式的试验研究

目前，水电站的尾水调压室大多采用简单式型式，为了比较它与差动式和阻抗式尾水调压室的优劣，作者对三种型式的尾水调压室从水击波的反射特性、调压室的涌浪高低、水头损失的大小，以及工程结构的难易等方面进行了对比试验．本文通过对试验结果的分析和研究，评述了选用至动式或阻抗式尾水调压室比选用简单式尾水调压定更为经济适用，文中并有举例计算．     

长引水式水电站取消尾水调压室的优化分析

结合设置上下游双调压室的长引水式水电站输水系统的水力特性,探讨了上下游调压室的共振分析、引水道和尾水道内水体的共振分析以及水力干扰稳定性分析等特殊水力学问题,指出在合适的条件下采用取消尾水调压室的方案,可以有效改善水力-机械系统的振动特性和稳定性.进一步结合实际算例进行了取消尾水调压室的优化分析,结果表明在合适的条件下长引水式水电站中取消尾水调压室的可行性和优越性.     

尾水岔管在调压室后交汇的水电站小波动稳定分析

基于刚性水锤理论,结合实际工程水道布置,考虑调压室阻抗作用以及实际水轮机和调速器特性,对采用尾水岔管室后交汇布置型式的水电站推导了水力机械系统小波动稳定性分析状态方程。运用稳定性理论,分析了电站的小波动稳定性,并利用基于特征线法的水电站过渡过程数值模拟进行验证,两者结果基本一致。随后研究了该类型调压室面积及阻抗孔口对系统稳定域的影响。结果表明:调压室面积越大,阻抗孔口面积越小,系统越稳定;当调压室设计面积超过稳定断面面积时,进一步增加调压室横截面积,对系统的稳定性并无多大改善,而当面积小于稳定断面面积时,系统的稳定域大幅度减小;阻抗孔口的尺寸会影响调压室的稳定断面面积,阻抗孔口尺寸越小,对应调压室所需的稳定断面面积越小。     

设置气垫式调压室的尾水系统水力过渡过程计算

本文对设置气垫式调压室的水电站尾水系统水力过渡过程计算方法和电算程序作了详细介绍,并给出了气垫式调压室的稳定断面计算公式。电算程序可同时计算调压室涌浪和尾水管道中的水击,不仅可用于计算设置气垫式调压室的尾水系统水力过渡过程,也可用于计算设置常规调压室的尾水系统水力过渡过程。     

地下水电站的气垫式调压室

在挪威,自70年代开始采用气垫式调压室以来,目前已有9处投入运行,其中有6处质量令人满意,有2处为减少空气损失曾进行过修补处理。本文介绍了这类调压室的几何形状、动力特性、运行情况等,并对硐室中的空气损失计算,漏气处理方法及设计方案等作了简要探讨。     

构皮滩水电站尾水调压室阻抗孔口型式研究

利用1:40比尺模型,模拟了乌江构皮滩地下电站1号和2号机组共用的调压室和尾水隧洞,并通过控制锥形阀开度来模拟通过水轮机的流量过程.通过恒定流试验测量每一种阻抗孔型式下流入和流出调压室的流量系数,并对阻抗孔口大小、形状进行优化;通过非恒定流试验测量不同工况时调压室阻抗孔口不同大小、形状时调压室内的最高最低涌浪、阻抗孔板正反向压差、尾水洞沿程测点的压力变化过程等参数,探讨了不同阻抗孔口尺寸、形状对调压室内水力参数的影响.     

龙滩水电站设置气垫式尾水调压室的探讨

龙滩水电站尾水系统设置敞开式尾水调压井。本文对改用气势式调压室的稳定断面、漏气充气、沿群布置、洞群布置、运行安全等问题做了探讨，认为：由于水头、流量、地质、安全等因素所限，龙滩尾水调压井不宜改用气垫调压室。     

二滩水电站尾水调压室排水系统设计及高强透水软管的应用

介绍了二滩水电站尾水压室网状排水系统的设计及高强透水软管的应用，基成功之处值得同类工程借鉴。     

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。     

三峡地下电站变顶高尾水洞技术研究与应用

在三峡地下电站可行性研究和初步设计中,针对尾水系统设计进行了不设调压室、设调压室方案和变顶高尾水洞方案的比较,其中又分别进行了一机一洞和两机一洞方案布置型式的研究。首次在三峡地下电站进行了带模型机组的引水发电系统整体模型试验,通过大量的计算分析和模型试验,不断优化尾水系统的布置,最终采用了一机一洞变顶高尾水洞方案,并已付诸实施。对变顶高尾水洞系统的深入研究,开拓了创新思路并取得了设计经验,可为类似电站工程设计借鉴。     

水电站变顶高尾水洞体型研究

在阐明水电站变顶高尾水洞工作原理的基础上，从工程实际出发，提出了体型设计的基本思路和具体步骤，并着重探讨了这种新型尾水道的适用范围和设计与研究中应重视的问题。     

大渡河丹巴水电站上游调压室水力学研究

大渡河丹巴水电站调压室托马稳定断面面积大、涌波振幅大、波动衰减时间长、同一水力单元的相邻机组水力干扰情况严重。通过研究,明确了调压室小波动稳定性的控制标准、托马稳定断面的主要影响因素、研究了不同调压室布置方案在抑制涌波振幅、加速涌波衰减时间、相邻机组水力干扰程度等方面的差别,初步确定了调压室布置方案及机组运行方式。     

长尾水洞抽水蓄能电站调节稳定性及参数优化

佛子岭抽水蓄能电站采用水泵水轮机,尾水调压室的断面尺寸不满足托马稳定断面要求,尾水隧洞长达1 500 m以上,水流惯性大,在空载工况可能诱导引起频率调节的低频脉动,导致机组不能正常并网运行。文中提出了描述抽水蓄能电站调节动态特性的非线性数学模型,提出了衡量水轮机调节性能质量的附加指标———调速器参数的选择应促使调压室水位波动的快速衰减。最后通过数值仿真的方法研究调速器参数bt、Td、Tn的优化选择,不仅使水轮机孤立运行的频率调节具有较好的质量,而且使调压室水位波动快速衰减。     

设调压室水电站负荷扰动下机组频率波动研究

通过研究设调压室水电站负荷扰动下机组频率波动过程,推导出机组频率尾波波动方程及其调节时间的计算式,并通过数值计算算例进行了验证。最后分析了调速器参数、调压室面积和负载自调节系数对机组频率尾波波动过程的影响。研究结果表明:机组频率尾波波动周期与调压室水位波动理论周期基本一致,且主要与调压室面积有关;对于机组频率尾波相角的变化范围,突增负荷工况时在π/2~3π/2之间,突减负荷工况时在-π/2~π/2之间;增大调速器参数,机组频率尾波波动的振幅和阻尼比同时增大;负载自调节系数有利于波动的衰减,增大负载自调节系数和调压室面积均能减小系统的调节时间。     

地下式水电站调压室交通洞过渡过程中的风速模拟

在考虑气体可压缩性的基础上,建立了地下式水电站调压室交通洞过渡过程中的气体运动数学模型,依据气体管道瞬变流的特征线法,提出了风速模拟的方法并编制了完整的模拟程序,通过与试验结果的对比验证了所提求解方法与模拟程序的适用性与合理性。然后分析了交通洞的体型(长度、断面积、倾角)对风速发展、分布及波动过程的影响,并从波动叠加的角度揭示了各因素的作用机理。结果表明:对于地下式水电站调压室交通洞在过渡过程中的风速的模拟,考虑气体可压缩性是必要的。交通洞断面的风速波动过程由低频质量波(基波)与高频弹性波(谐波)叠加而成。通气洞长度影响谐波的振幅和周期、断面积影响基波和谐波的振幅、倾角则仅影响谐波的振幅。     

差动式调压室甩荷时水位波动以及大井面积和有效阻抗孔面积的计算方法

该文从差动式调压室的基本方程出发,推求了差动式调压室理想设计时水位波动的计算公式。研究了调压室大井面积和阻抗孔面积的确定方法。利用这种方法可以方便的设计差动式调压室的尺寸,确定最高涌波水位和第二振幅,计算调压室水位的波动过程。     

设置气压式调压室的输水系统中缓闭止回阀作用的研究

由于设计、施工安装和运行操作等方面的缺陷和失误,意外地发生管路系统水锤事故的例子已经屡见不鲜。文中对水泵扬水的压力输水系统中设置气压式调压室和缓闭止回阀,建立了试验模型和相应的数学模型;进行了理论分析研究、数值模拟和试验研究;通过试验,验证了数值模拟的数学模型和计算程序,指出了缓闭止回阀使用的范围,为复杂管路系统流体过渡过程分析及研究提供了合理的试验和计算分析方法,为电站和泵站的优化设计提供了可靠的理论依据,对提高压力水系统的运行安全及降低工程成本具有现实意义。     

复杂岩溶区深埋长隧洞涌水量预测分析

涌突水是深埋长隧洞施工中最为突出的地质灾害之一,尤其是在岩溶发育地区,做好涌水量预测分析是保证施工安全的前提。以滇中引水工程某深埋长隧洞为例,基于地下水模型系统软件GMS,并结合隧洞穿越段地下水含水介质特性、岩体水文地质结构、地下水流动系统特征、地下水化学及其环境特点,建立了三维渗流场数值模型,经与传统经验公式相比较,对计算结果的差异性进行了分析,验证了数值计算方法的可行性。最后利用该模型对隧洞施工期不同工况下的涌水量进行了预测分析,并对周边地下水的影响进行论证,为工程设计和施工提供了科学的参考依据和技术支撑。