水锤及调压室-调压室

项目10水锤及调压室1水锤现象和研究水锤的目的2减小水锤压强的措施3调压室项目10水锤及调压室10.3调压室一、调压室的功用为了改善水锤现象，常在有压引水隧洞（或水管）与压力管道衔接处建造调压室。调压室利用扩大的断面和自由水面反射水锤波，将有压引水系统分成两段：上游段为有压引水隧洞，调压室使隧洞基本上避免了水锤压力的影响；下游段为压力管道，由于长度缩短了，从而降低了压力管道中的水锤值，改善了机组的运行条件。二、调压室的基本要求（1）调压室的位置应尽量靠近厂房，以缩短压力管道的长度。（2）能较充分地反射压力管道传来的水锤波。（3）调压室的工作必须是稳定的。（4）正常运行时，水头损失要小。（5）工程安全可靠，施工简单方便，造价经济合理。三、调压室的设置条件初步分析时，可用压力引水道中水流惯性时间（也称水流加速时间）TW常数

来判断。1、设置上游调压室的条件式中TW——压力引水道中水流惯性时间常数，

Li——包括蜗壳和尾水管的压力引水道各段长度，

Vi——各段管道中水流速度，

HP——水电站设计水头，[TW]——TW的允许值。三、调压室的设置条件尾水调压室的功用是缩短尾水道的长度，减小甩负荷时尾水管中的真空度，防止水柱分离。2、设置下游调压室的条件式中Lw

——压力尾水道的长度，Ts——水轮机导叶的有效调节时间，

Vw0——稳定运行时压力尾水管中的流速，

Vwj——水轮机转轮后尾水管入口处的流速，

Hs——水轮机的吸出高度。四、调压室的工作原理调压室具有较大的容积和自由水面，它将有压系统非恒定流现象分为性质不同而又互相联系的两部分：一是压力管道的水锤现象，另一个是“水库—引水道—调压室”的水流波动现象。丢弃全负荷Q变为0压力管道中发生水锤

水流继续流入调压室

调压室水位升高

流速逐渐降低到为0，此时水位最高

反向流动，水位下降

水位与水库持平，水流惯性使得继续流向水库，直到V=0再次向下游流动，循环往复。增加负荷，与其相反。五、基本布置方式1、上游调压室（引水调压室）特征位于厂房上游引水道上。适用：厂房上游有压引水道较长，应用最广泛。五、基本布置方式2、下游调压室（尾水调压室）特征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锤压力，特别是防止丢弃负荷时产生过大的负水锤，尾水调压室应尽可能靠近厂房。五、基本布置方式3、上下游双调压室特征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。五、基本布置方式4、上游双调压室特征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。六、基本类型1、简单圆筒式调压室特征断面尺寸形状不变，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。适用于低水头小流量电站。六、基本类型2、阻抗式调压室特征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。可以有效减小水位波动振幅，加快衰减速度，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锤的影响。六、基本类型3、双室式调压室特征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。六、基本类型4、溢流式调压室特征当丢弃负荷时，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。六、基本类型5、差动式调压室特征外室直径较大，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。适用于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。六、基本类型6、气垫式或半气垫式调压室特征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。适用于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。我国已在四川自一里、小天都等水电站设计中采用了气垫式调压室方案。七、水位波动计算的目的（1）求出最高水位和最低水位及水位变化过程，从而确定调压室的顶部和底部高程及压力管道的进口高程。 （2）解析法简单，可直接求出最高和最低水位，但公式推导过程中引入了各种假定，故精度较差，不能求出水位波动的全过程，在初步拟定调压尺寸时采用。八、影响波动稳定的主要因素1、水电站水头的影响水电站水头越小，要求的稳定断面越大。中低水头的水电站多采用简单式、差动式或阻抗式调压室；高水头水电站中，主要受振幅控制，多采用双室式调压室。调压室的稳定断面采用水电站正常运行时可能出现的最低水头进行计算。八、影响波动稳定的主要因素2、引水糙率的影响引水系统糙率愈大，水头损失系数α愈大，虽然H1=H0-hw03hwm0随糙率的增大而减小，但其影响远比α小。因此，为了安全，计算Fk时应采用可能的最小糙率。八、影响波动稳定的主要因素3、调压室位置的影响由H1=H0-hw0-3hwm0可知，在引水线路不变的情况下，调压室愈靠近厂房，H1愈大，有利于水位波动的衰减。因此，调压室应尽量靠近厂房。八、影响波动稳定的主要因素4、调压室底部流速水头的影响对引水道而言，流速水头的作用与水头损失相似，相当于加大了摩阻损失。但对水轮机来说，并不减小水电站的有效水头。引水道直径越大，长度越短，流速水头影响越显著。调压室底部的流速水头将对波动稳定是有利的。但由于调压室底部水流状态紊乱，故不能考虑全部流速水头的作用。八、影响波动稳定的主要因素5、调压室效率的影响前面假定水轮机的效率为常数，实际上水轮机的效率随着电站水头和流量的变化而变化。水轮机效率、调速器和电力系统等因素对稳定断面的影响，一般只有在充分论证的基础上才加以考虑。八