针对刚果（金）zongo ⅱ水电站工程水力过渡过程数值计算

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1、·34·水利水电工程设计DWRHE·2014年第33卷第3期刚果(金)ZoNGoⅡ水电站工程水力过渡过程数值计算李庆铁李传夫屈文杰马延臣摘要刚果(金)ZONGOⅡ电站为低坝引水径流式电站，随着调压室断面面积的增加，机组调节保证参数和调压室涌浪向有利的方向变化，但是敏感性比较小。故通过计算，可确定合理的调压井尺寸。关键词调压井稳定断面蜗竞机组转速动水压力中图分类号TV131．4文献标识码B文章编号1007—6980(2014)03—0034—03刚果(金)ZONGOⅡ电站为低坝引水径流式电站，水轮机蜗壳进水口压力上升值、尾水管真空度及取水口位于已建ZONGOI水

2、电站下游，距河口约水轮发电机组转速升高值等调节保证计算结果，5km．电站位于刚果河左岸滩地，距上游印基西推荐合适的调压井断面型式。河河口约1．6km。主要建筑物包括滚水坝、冲沙2基本资料闸、取水口、引水隧洞、调压井、压力钢管、厂房及尾水。取水口布置于坝前左侧，引水隧洞全上游最高水位／m359．O0长约2545m，洞径为7．0～9．34Ill，调压井高约693台机正常满发尾水位／m242．70m，竖井直径18m；压力钢管主管长约355．788m，额定水头／m105．0直径6．6m，3根支管总长约195m，直径6．6～4m。水轮机型号HLJF2062一LJ一285

3、本电站装机容量150MW．安装3台50MW正常转速／(r·min1250混流式水轮发电机组。机组引水流量160．5m3／s。飞逸转速／(r·min1500电站最大净水头114．6m。3台机组满发时最小净机组安装高程／m237．00水头104．8133，加权平均净水头106．5m，年发电发电机型号SF50—24／6080量约8．619亿kW·h，年利用小时数约为5746h。机组模型特征曲线见图1；压力管道布置见图电站投入系统后将位于基荷运行。21水力过渡过程研究的目的3计算依据的规范、规程通过大波动过渡过程中引水系统压力分布、本次计算所依据的主要规程、规范主要有

4、：9．／(L·s)图1机组模型综合特性曲线图李庆铁等·刚果(金)ZONGO11水电站工程水力过渡过程数值计算·35·：．!!．．I阀室后上平段、斜井及蜗壳进目前下平段阀盎F游管道蜗壳进口，单管实际妖度约137】5m，管径可按4m(蜗壳缩颈前)图2压力管道布置图(单位：m)(1)DUT5186—2OO4《水力发电厂机电设计若=0，则式(2)即简化为棱柱体管道中的水流连续规范》。性方程：0为管道各断面形心的连线与水平面所成的(2)DL／T5058-1996《水电站调压室设计规夹角，(。)；S为湿周，m；f为Darcy-Weisbach摩阻范》。系数；a为水击波传播

5、速度，m／s。(3)DL／T563-2004《水轮机电液调节系统及本文数值计算采用当量管计算方法，因此式装置技术规程》。(2)中Ax=0。(4)SL321-2005《大中型水轮发电机基本条式(2)和式(3)是一组拟线性双曲型偏微分方件》。程，可采用特征线法将其转化为2个在特征线上的常微分方程：4计算方法上游调压室的临界稳定断面积按下述公式计算：r+l+号⋯+：0=——————～(1)l+nId2+B-L-)(一0—3TrJ5_(4)式中，L为有压引水隧洞的长度，111；f为隧洞的平均断面面积，m；g为重力加速度，m／s；为压力一!l塑dt一gdt+。g篮A⋯s

6、i⋯n8l一l。=0乙：1引水道的全部水头损失系数，c~=hJv2，包括局部与ldx沿程损失，s2／m，包括该洞的进口损失和出口损失，(5)简单式调压室不考虑1／2g；H为发电最小净水头，上述方程沿特征线C和C一积分．其中摩阻损nl；hw。为调压室上游侧引水隧洞的总水头损失，包失项采取二阶精度数值积分，并用流量代替断面括局部与沿程损失，m；h为调压室下游侧管道的流速．经整理得：总水头损失，包括局部与沿程损失，rfl。：Q=QCP-CQP·Hp(6)有压管道非恒定流基本方程为连续方程：C～：Qp=QCM-CQM·H(7)式(6)和式(7)为二元一次方程组，十分便

7、于+++一inO'v=O(2)ggn求解管道内点的Q和。计算中时间步长和空间动量方程：步长的选取，需满足库朗稳定条件At≤__r，glIx+~Vx+Vt+=0(3)否则计算结果不能收敛。式中，Ⅳ为以某一水平面为基准的测压管水头，5计算结果1TI；为管道断面的平均流速，m／s；A为管道断面面积，m；A为管道断面面积随轴线的变化率，根据电站的运行条件和任务书要求，确定多种大·36·水利水电工程设计DWRHE·2014年第33卷第3期4波动过渡过程数值计算工况，由于文章篇幅限制，现5．2调5压室断面面积敏感性分析只选择有代表性工况进行分析(工况D15：上游最高在4调

8、压室型式和阻抗孑L尺寸(直径4．5m)