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。     

变顶高尾水洞

变顶高尾水洞这种方式的特点是下游水位与洞顶的某一处相衔接,将尾水洞分成有压满流段和无压明流段。当下游处于低水位时,下游水位与洞顶较低处相衔接,此时有压满流段短,而无压明流段长,尾水管进口的真空度不会超过规范的要求。随着下游水位的升高,有压满流段的长度逐渐增长,无压明流段的长度逐渐减小,发生过渡过程时尾水管中负水击压力随之增大,但此时,下游水位升高引起淹没深度逐渐加大,两种压力叠加,尾水管进口的真空度仍不会超过规范的要求。     

向家坝水电站地下厂房变顶高尾水系统研究

为了满足电站的调节保证要求，减小地下洞室群的规模，向家坝水电站地下厂房采用了特殊的尾水系统布置方案，即变顶高尾水洞方案，取消了尾水调压室。在研究水电站变顶高尾水洞基本工作原理的基础上，提出了向家坝水电站右岸地下厂房变顶高尾水洞布置方案研究的基本思路和具体步骤，论证了采用变顶高尾水洞方案的可行性和合理性。     

三峡地下电站变顶高尾水洞水动力特性

 在国内首次应用模型水轮发电机组对三峡地下电站变顶高尾水洞方案进行水力过渡过程试验研究。对水轮机导叶实行分段关闭,并求出了二段关闭的最佳拐点,试验证实了二段关闭对减小尾水管进口的负压和机组转速上升有明显的作用。通过有关水力参数的测试,认为变顶高尾水洞可以满足各项技术要求,是一个减少山体开挖、节省投资的新型设计方案。在地下电站中具有广泛的应用前景。     

变顶高尾水洞的顶坡及体形设计方法

基于机组甩负荷工况下变顶高尾水系统尾水管进口处真空度的计算公式,推导出保证尾水管进口满足真空度要求的顶坡计算分析公式。在机组甩负荷后明渠最大负涌浪以及安全顶坡分析公式的基础上,提出了变顶高尾水洞体形设计的程序性定量化方法,从而可对变顶高尾水洞的体形进行定量化的分析设计。由顶坡坡度分析公式所获得的计算结果与物理模型实验结果进行了比较,表明该公式是合理的。这些结果和方法可以方便地应用于工程初步设计。     

三峡地下电站变顶高尾水洞水动力特性

在国内首次应用模型水轮发电机组对三峡地下电站变顶高尾水洞方案进行水力过渡过程试验研究。对水轮机导叶实行分段关闭 ,并求出了二段关闭的最佳拐点 ,试验证实了二段关闭对减小尾水管进口的负压和机组转速上升有明显的作用。通过有关水力参数的测试 ,认为变顶高尾水洞可以满足各项技术要求 ,是一个减少山体开挖、节省投资的新型设计方案。在地下电站中具有广泛的应用前景     

双机共变顶高尾水洞系统小波动稳定性研究

双机共尾水管路布置是一种典型的首部／中部开发水电站输水系统布置方案．考虑尾水道较短时，除尾水调压室方案以外，可采用变顸高尾水洞方案．不同于传统的特征分析法，采用基于有压管道特征线法、跟踪明满流分界点的明渠改进狭缝法和状态方程数值计算的联合算法，结合相应的边界条件，研究负荷扰动情况下变顶高尾水洞方案的小波动稳定性和调节品质，并与相应的尾水调压室方案作进一步的比较分析，结果表明：变顸高尾水洞方案小波动稳定性明显优于尾水调压室方案，为变顶高尾水洞的应用提供可靠的比选依据．     

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。     

彭水地下电站变顶高尾水隧洞设计

彭水水电站是国内首座采用变顶高尾水隧洞的大型地下厂房,建于地质条件复杂的岩溶地区.电站具有引用流量大、发电水头相对较低、尾水位变幅大等山区河流电站的特点.在前期充分详实的科研攻关及设计研究成果基础上,彭水地下电站在国内首先采用了"变顶高尾水隧洞"这一新型的尾水流道体形并付诸实施,克服了按常规设计的尾水调压井工程规模巨大以及不利地质条件等的制约,在更好满足机组调保及稳定运行的前提下,极大地减少了地下电站洞室群的规模及施工难度,具有较高的社会及经济效益,对其它地下电站的建设也有较好的参考作用.     

基于Hopf分岔的变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统稳定性研究

运用Hopf分岔理论对变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的稳定性进行研究。首先建立水轮机调节系统非线性数学模型,其中改进的引水系统动力方程可更准确描述变顶高尾水洞明满流分界面运动特性,据此模型进行非线性动力系统Hopf分岔的存在性、分岔方向等的分析,推导得到系统发生Hopf分岔的代数判据;然后利用代数判据绘制了系统的稳定域,并分析了系统在不同状态参数下的稳定特性;最后利用稳定域分析了变顶高尾水洞在机组负荷调整下的稳定性工作原理。结果表明:变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的Hopf分岔是超临界的;明满流引起的水流惯性变化在机组减负荷时对系统的稳定性有利、增负荷时对系统的稳定性不利,明流段水位波动的作用对于系统的稳定性在增、减负荷下都是有利的。     

三峡电源电站尾水隧洞衬砌混凝土施工技术

如何保证隧洞形体和混凝土外观是洞室施工的一个重点,也是一个难点.武警水电第二总队三峡工程指挥所在三峡电源电站尾水洞衬砌施工过程中,采用钢模台车浇筑标准段,钢木结合的方法浇筑非标准段,取得了较好的形体和外观质量.在进行衬砌顶拱浇筑过程中,采用大陷度自密实混凝土,克服了一般泵送混凝土进行顶拱浇筑时经常堵管和不易浇筑密实的问题.从后期回填灌浆确认采用大陷度自密实混凝土浇筑方法是成功的.     

土的最大干密度和最优含水率快速测定法

对快速击实试验研究成果进行了总结,并介绍了应用快速击实试验研究成果的经验.不论是重型击实还是轻型击实,也不论击实试验所给定的击实功能多大,应用"一点法"或"快速法"击实试验原理,对土料都有一定要求."一点法"击实试验与快速击实试验所用土体的比重在2.67～2.73之间,当被测土样的比重超越此范围时,在绘制击实曲线时可适当偏离ρdmax计算值的点,但这个误差是很小的,通常ρdmax的影响在±0.01 g/cm3以内,而对ωop的影响在±0.5%以内.结合工程实例,对击实试验成果的简化校正作了详细介绍.     

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。     

制气式调压室在带有长尾水隧洞的水电站中的应用

制气式调压室与常规开敞式调压室相比在不影响其削减水锤压力能力的同时，能有效地减缓调压室内的水位波动。为研究制气式调压室的运行机制，运用空气动力学原理，结合管道水锤方程、调压室波动方程，建立了制气式调压室的仿真数学模型。以西南地区带有尾水调压室的某大型水电站为例进行制气式和常规开敞式两种调压室方案的比较计算，计算结果表明，采用制气式调压室可使蜗壳出口最低负压并没有显著变化的同时提高调压室的最低水位，从而减小工程量，节约投资。并由于采用制气式调压室后调压室内水位波动衰减加快，对系统的稳定运行更为有利。     

三峡地下电站尾水洞预应力锚索施工技术

三峡右岸地下电站尾水洞为变顶高尾水洞,其扩散段及连接段预应力锚索工程,采用2 000 kN级无粘结双层防护预应力锚索,锚索孔深15～18 m。由于锚固段采用波纹管+水泥浆双层防护,增加了锚索各工序施工难度。在施工过程中,采取了控制孔斜和保持孔径、制作安装不破坏索体、全孔灌浆、多套灌浆管路、应力应变双控分级张拉等措施,保证了锚索施工质量。全面介绍了无粘结双层防护预应力锚索施工技术,并着重对灌浆、预应力损失等重难点问题进行了探讨。     

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。     

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。     

三峡右岸及地下电站监控系统总体方案设计

三峡右岸电站及地下电站分别装设了12台及6台700 MW水轮发电机组,两电站500 kV母线之间设置有一回联络线,电站监控系统采取了统一设计、分步实施方案。就右岸电站及地下电站工程规模、时间跨度及调度运行方式等方面对监控系统总体设计方案的影响进行了具体分析,对独立系统及一体化设计两种设计方案的优、缺点进行了对比,并对采用一体化设计方案的监控系统结构、设备配置及系统功能设计等方面采取的相应措施进行了介绍。     

地下厂房爆破试验在导洞开挖中的实施应用

利用中导洞开挖进行现场试验,对地下厂房的爆破设计参敷进行验证、调整,由此提高开挖爆破效率和成型质量,降低单位耗药量,并保证施工进度.