水电站调压井特征线法水力计算研究

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1、中国农村水利水电·２０１５年第４期１６３文章编号：１００７－２２８４（２０１５）０４－０１６３－０４水电站调压井特征线法水力计算研究洪振国，刘浩林（云南省水利水电勘测设计研究院，昆明６５００２１）摘要：调压井特征线法水力计算不仅可以计算出调压井的涌浪水位波动过程，而且可以计算有压管道各计算断面的压力，并且可以计算出水轮发电机组的过渡过程，可以同时完成电站调节保证计算和小波动稳定性计算分析，因此特征线法方法对调压井水力计算具有重要作用。通过水电站调压井特征线法水力学计算，结果表明：选用合适调压井结构尺寸和合理水轮机导叶启闭时间，调速器具有较好的动态品质指标，

2、蜗壳压强值和机组转速上升值均在经济合理的范围内，满足相关要求，保证了水电安全运行。关键词：水电站；调压井；特征线法；水力计算＋中图分类号：ＴＶ７３２．５１文献标识码：Ｂ引水式水电站中的调压井是用来反射水锤波，限制水锤波容量６５ＭＷ，年发电量２７８８３万ｋＷｈ。进入引水道，减少压力管道及水轮机的水锤压力，改善水轮机２计算准则在负荷变化时的运行条件及系统供电质量的调压设施。调压井水力学计算对调压井的结构形式选取、结构尺寸和引水系统计算依据的准则是中华人民共和国电力行业标准ＤＬ／安全运行非常重要，目前水电站调压水力学计算常采用解析５０５９－１９９６《水电站调压室

3、设计规范》和《水力发电厂机电设计法，解析法直观简便，但仅能求出最高和最低涌浪水位，不能求技术规范》中的有关规定。出波动的全过程。调压井特征线法水力计算不仅可以计算出（１）上游调压室最高涌波水位：按上游水库正常蓄水位时，调压室的涌浪水位波动过程，而且可以计算有压管道各计算断共用同一调压室的全部机组满载运行瞬时丢弃全部负荷，作为面的压力，并且可以计算出水轮发电机组的过渡过程，可以同设计工况；按上游水库校核洪水位时，相应工况作校核。时完成电站调节保证计算和小波动稳定性计算分析，因此有必（２）上游调压室最低涌波水位：按上游水库死水位时，共用要对调压井特征线法水力计

4、算进行研究。同一调压室的全部ｎ台机组由（ｎ－１）台增至ｎ台或全部机组本文根据庙林水电站工程实例，采用特征线法计算电站在由２／３负荷突增至满载作为设计工况，并复核上游死水位时共甩负荷和增负荷２种工况下调压室水位波动的最高和最低涌用同一调压室的全部机组瞬时丢弃全部负荷时的第二振幅。浪水位，压管道各计算断面的压力、调节保证计算和小波动稳（３）计算调压室涌波水位，丢弃负荷时引水道的糙率取小定性计算。值；增加负荷时引水道的糙率取大值。１工程概况（４）调压室最高涌波水位以上的安全超高不宜小于１．０ｍ，上游调压室最低涌波水位与调压室处压力引水道顶部之间的庙林水电站位于云

5、南省昭通彝良县和大关县境内，进水口安全高度应不小于２～３ｍ，调压室底板应留有不小于１．０ｍ的位于金家渡下游９００ｍ处的马府寨附近，是洛泽河下游河段梯安全水深。级水能开发的第一级电站。洛泽河全长１５６ｋｍ，为金沙江一（５）机组甩负荷的最大转速升高率：当机组容量占电力系级支流横江的支流。庙林水电站为引水式电站，由首部枢纽、统工作总容量的比重较大，且担负调频任务时，宜小于４５％；当引水系统、厂区枢纽等组成。首部枢纽由拦河重力坝组成，坝机组容量占电力系统运行总容量的比重不大，或担负基荷时，顶高程８１８．００ｍ，坝高４９ｍ。电站设计流量为１１１．３ｍ３／ｓ，设宜小于

6、５５％。计水头９４．４１３ｍ，安装２台立轴混流式水轮发电机组，总装机３数学模型收稿日期：２０１４－１１－１７作者简介：洪振国（１９７６－），男，高级工程师，从事水工建筑物设计。按照水电站引水发电系统水力过渡过程计算原理，建立水Ｅ－ｍａｉｌ：４０２８９７６９４＠ｑｑ．ｃｏｍ。电站引水发电系统计算数学模型，数学模型包括进水口、引水１６４水电站调压井特征线法水力计算研究洪振国刘浩林隧洞、调压井、压力钢管、岔管、支管、２台水轮发电机组和调速ｄＺ１＝ＱＳ（１５）ｄｔＦ器。引水发电系统计算模型示意图如图１所示，图中１～９代２（１６）表引水隧洞不同衬砌段；１０代表压力管

7、道主管斜井段；１１代表Ｚ＝ＨＰＳ－ｋＱＳ式中：下标１和２分别表示调压室前面管（隧洞）和调压室后面压力管道主管平洞段；１２代表２号机支管；１３代表１号机支管（压力钢管）的参量；ＱＳ为流入调压室的流量；Ｚ为调压室的管；１４代表１号机尾水管；１５代表２号机尾水管。将数学模型水位；ｋ为水流流入调压室时的阻力系数，流出时应取不同的以离散数据点的形式储存于计算机中，对引水系统各管段进行值；式（１５）为调压室连续方程，由公式（１１）～（１６）可求解调压分段处理，采用特征线法对调压井水力计算。室水位Ｚ及对应节点压头值。（４）水轮机边界方程。水轮机边界条件主要方程为：ＨＰＵ

8、＝ＣＰ１－Ｂ１ＱＰ（１７）图１引水发电系统计算模型示意图ＨＰＤ＝Ｃ