调压室的要求及设置条件.ppt

《水电站》第十章调压室第一节调压室的要求及设置条件第一节调压室的要求及设置条件一、调压室的功用二、调压室的基本要求三、调压室的设置条件1、上游调压室的设置条件(初步判定)
用水流加速时间(也称为压力引水道的时间常数)Tw来判断是否设置调压室2、下游调压室的设置条件
以尾水管内不产生液柱分离为前提，条件为：第二节调压室的工作原理及基本方程一、调压室的工作原理增加负荷，与其相反。
经常性的负荷变动水位相应变动(负荷保持不变)流量相应变化调压室水位波动。
管道水锤过程是波的传播，振幅大、变化快，往往在很短时间内即消失。
调压室水位波动主要由于水体的往复运动引起，特点是振幅小、变化慢、周期长，往往长达几十秒到几百秒甚至更长时间。
调压室水位波动有两种趋势：逐渐衰减和逐渐增大，后者在调压室设计中应该避免。研究调压室水位波动的目的：
确定调压室中可能出现的最高和最低涌波水位及其变化过程，以确定调压室的高度、布置高程和引水道的设计内水压力。
根据水位波动稳定的要求，确定调压室所需的最小断面面积。二、调压室水位波动的基本方程3．等出力方程
微小的水位波动出力变化调速器保持出力不变。
当水轮机的水头和流量变化不大时，可以认为机组的效率保持不变。第三节调压室的布置方式和类型一、调压室的布置方式2、下游调压室(尾水调压室)
位于厂房下游尾水洞上。适用尾水隧洞较长，需设置尾水调压室以减小水击压力，特别是防止丢弃负荷时产生过大的负水击，尾水调压室应尽可能靠近厂房。(3)上下游双调压室系统
当采用中部地下厂房时，上下游都有较长的压力水道，在厂房上下游均设置调压室。(4)上游双调压室系统
适用于上游引水道较长情况。靠近厂房的调压室对反射水击波起主导作用，称为主调压室；另一调压室帮助衰减引水系统的波动，称为辅助调压室。
水位波动的衰减由两个调压室共同保证，增加一个调压室可以减小另一个调压室的断面。二、调压室的基本类型1、简单式调压室
特点：断面尺寸形状不变，结构简单，反射水锤波效果好。但水位波动振幅较大，衰减较慢，因而调压室的容积较大；在正常运行时，引水系统与调压室连接处水力损失较大。为了克服上述缺点，可采用有连接管的圆筒式调压室。
适用：低水头小流量电站。2、阻抗式调压室
将圆筒式调压室底部改为阻抗孔口，这种孔口或隔板相当于局部阻力，即为阻抗式调压室。
特点：可以有效减小水位波动振幅，加快衰减速度，因而所需调压室的体积小于圆筒式。正常运行时水头损失小。由于阻抗的存在，水锤波不能完全反射，压力引水道中可能受到水击的影响。3、双室式调压室
特点：双室式调压室是由一个竖井和上下两个储水室组成。丢弃负荷时，水位迅速上升，当水位达到上室时，其上升速度放慢，从而减小波动振幅。增加负荷时，水位迅速下降到下室中，并由下室补充不足的水量，因此限制了水位的下降。
适用：水头较高，要求的稳定断面较小，水库水位变化比较大的水电站。
上室的底部高程由水库最高水位控制，下室的顶部高程由水库的死水位控制。(4)溢流式调压室
由双室式调压室发展而成，顶部设有溢流堰。
当丢弃负荷时，调压室的水位迅速上升，达到溢流堰顶后开始溢流，限制了水位的进一步升高，有利于机组的稳定运行，溢出的水量，可以设上室加以储存，也可排至下游。(5)差动式调压室
由两个直径不同的同心圆筒组成，中间的圆筒直径较小，上有溢流口，称为升管，其底部以阻力孔口与外室相通。
特点：外室直径较大，起盛水及保证稳定的作用，其断面积由波动稳定条件控制。所需容积较小，水位波动衰减得也较快。但其构造复杂，施工难度大，造价高。
适用：地形和地质条件不允许大断面的中高水头水电站，我国采用较多。 (6)气垫式或半气垫式调压室
在压力隧洞上靠近厂房的位置建造一个大洞室，室中一部分充水，另一部分充满高压空气。利用空气的压缩或膨胀，来减小水位涨落的幅度。
适用：表层地质条件不适于建造常规调压室的情况下深埋于地下的引水式地下水电站。目前我国尚未采用。气垫式与常规调压室的比较第四节简单和阻抗调压室水位波动计算一、水位波动计算的解析法1．最高水位计算(Zm)
(1)阻抗式调压室(阻抗系数为η)2．波动第二振幅(Z2)
丢弃负荷后，调压室中水位先升高到最高水位Zm。随后又降到最低幅值Z2，Z2称为第二振幅。

对于圆筒式调压室，η=0时：

式中(二)、增加负荷情况二、水位波动计算的图解法当Δt选定以后，A,α,β都是常数。
计算基本假定：
在时段Δt中，调压室中的水位Z和引水道中的流速V保持不变。
在时段末，水位Z和流速V发生突变。
其精度与Δt的大小有关，一般取:Δt=T/(25~30)，T位波动周期，2、简单调压室丢弃负荷的图解计算
确定坐标系统：横轴为V，向左为正；竖轴为Z，向下为正。
作辅助线：
水头损失辅助线hw=f(V)
惯性线：Δ