调保计算

1摘要通过水轮机调节课程的学习，明确调保计算的任务，就是电站在运行过程中，常会由于各种事故，机组突然与系统解列，从而造成甩负荷。

在甩负荷时，由于导叶迅速关闭，水轮机的流量会急剧变化，因此在水轮机过水系统内会产生水击，调节保证计算就是在初步选定设计阶段计算出上述过程中最大的转速上升max及最大的压力上升值ζmaxc。

调节保证计算一般应对两个工况进行，即计算额定水头和最大水头下甩全负荷的压力上升和转速上升，并取其大者。

最终选定一个T，作为该电站的导叶关闭时间。

合理的fThrough turbine regulating course of study, clear the computing task, is the power station in the process of running, often due to accidents, suddenly and system solution, resulting in load rejection. During load rejection, because the guide vane quickly closed, turbine flow will change sharply, so the turbine will generate water hammer for water system, adjusting guarantee calculation is in preliminary design phase to calculate the above selected maximum speed rises and the maximum stress in the process of appreciation. Regulation guarantee calculation generally deal with the two conditions, namely the full load shedding is calculated under rated head and the maximum water head of pressure riseT, as the and speed up, and take its head. Finally selected a reasonablefguide vane closing time of the hydropower station.关键词:水轮机调节调节保证计算甩负荷转速上升压力上升2引言由于很多水电站的导叶关闭时间和关闭方式存在一些不合理，导致压力钢管爆破的灾难性事故。

因此导叶关闭时间的设计是十分重要的，所以我们应该十分严谨的进行调节保证计算。

调节保证计算的目的:正确合理解决导叶的启闭时间，水锤压力和机组转速上升值三者间的关系，选择适当的导叶启闭时间和方式，使水锤压力和转速上升值在经济合理的允许范围内。

改善水击造成的大波动过渡过程的措施:限制水击压力升高与限制机组转速升高的要求是互相制约的，矛盾的焦点是导叶的关闭时间T。

在某些情况下可以找出能使两方面的要求同f时满足的T，在另一些情况下则必须采取一些措施才能满足要求。

f1）增加机组的2GD2）设置调压室3）装设调压阀4）改变导叶关闭规律3任务与分析本课程设计的主要目的是为了巩固课本上的理论知识，加强我们的动手能T，并把压力和转速上升值进行力。

在调节保证计算时，多选几组导叶关闭时间fT。

针对不同分析计算，最终得到一张Excel数据表，用国家标准去选择合理的f水电站的建设条件的不尽相同，进行调节保证计算时必须做到准确合理，方能达到工程设计和运行管理提供技术依据之目的。

4文家水电站基本资料4.1基本资料4.1.1单机容量p=127.4MW4.1.2电站引水系统该水电站为单管单机引水方式。

l =232.5m d=4.5m水击波速:a=1338m/s4.1.3电站设计参数引用流量: tpl Q =101.92s /m 3额定水头: r H =145.7m最大水头: m ax H =155m最小水头: min H =141m4.1.4水轮机参数型号:HL-160/A46-LJ-380额定出力: tr P =149.822MW额定转速: r n =214.3r/min水轮机额定流量: tr Q =98.73s /m 3最大水头额定出力时水轮机工作流量: 1t Q =90.55s /m 3单位飞逸转速: R 11n =400.69r/min吸出高度: S H =-0.17m最小水头下发额定出力水轮机导叶开度:m ax 0a =296.1mm额定水头下发额定出力水轮机导叶开度:r 0a =279.3m最大水头下发额定出力水轮机导叶开度:01a =266m4.1.5发电机参数型号: SF-127-28/877.5额定出力: gr P =131.34MW额定转速: r n =214.3r/min飞轮力矩: 2GD =10949⨯9.812m •KN4.1.6蜗壳参数C L ∑=12.44m C C V L ∑=0.669t Q4.1.7尾水管参数B L ∑=21.85m B B V L ∑=1.058t Q5调节保证计算5.1调节保证计算的标准在调整保证计算中，根据DL/T518-2004，压力升高、转速升高和尾水管真空值都不能超过允许值。

5.1.1调节保证计算转速的标准甩负荷过程机组转速上升率为:00max n n n -=β 式中： 0n ——为甩负荷前机组的转速，min /r ；m axn ——是甩负荷过程中产生的最大转速，min /r 。

DL/T518-2004中规定机组甩负荷时最大转速上升率max β在一般情况下不大于50%，大于此值要论证。

5.1.2调节保证计算压力的标准甩负荷过程中最大压力上升率为:00max H H H -=ξ 式中：maxH ——为甩负荷过程中产生的最大压力，m ； 0H ——为甩负荷前水电站静水头，m 。

规范中规定当机组甩全负荷时，蜗壳允许的最大压力上升率ζmaxc 一般不应超过表1-1的数值。

表1-1 最大压力升高限值表本电站的额定水头为145.7m,所以ζmaxc 选取25%～30%。

5.1.3调节保证计算尾水管真空值的标准尾水管的真空值不大于0.08MPa5.2调节保证计算的有关参数5.2.1蜗壳参数C L ∑=12.44m C C V L ∑=0.669t Q5.2.2尾水管参数B L ∑=21.85m B B V L ∑=1.058t Q5.2.3压力管道参数T L ∑=232.5m 2t d4πQ V T = T T V L ∑=14.619t Q 5.2.4i i V L ∑和0V 的计算i i V L ∑=i i i i i i B B C C T T V L V L V L ∑+∑+∑=16.346t Q =1613.8085（额定水头） 0V =6.049m/si i V L ∑=i i i i i i B B C C T T V L V L V L ∑+∑+∑=16.346t Q =1480.1008（最大水头） 0V =5.5478m/s5.2.5水击波速a=1338m/s5.2.6压力管道水力损失由谢柴-曼宁得：RJ C V =其中：C ——谢柴系数 61n 1R C = J ——水力梯度 LJ f h = 式中：n ——糙率 n=0.012R ——水力半径 R=4.5/4f h ——沿程阻力V ——压力钢管内流速 2t d 4πQ V =得3422f n h R LV =H ∆=f h算出H ∆=1.1035m （额定水头）算出H ∆=0.9264m （最大水头）由H H H ∆+=0算出0H =146.8035m （额定水头）算出0H =155.9264m （最大水头）5.3初定导叶的直线关闭时间f T 或关闭规律 导叶的直线关闭时间f T 一般取5-10s ，对大容量机组可到15s 。

导叶的直线关闭时间f T 是指接力器从全开位置按照等速关闭至全关的时间，接力器全开位置对应导叶最大可能开度k 0a 。

近似计算时也可取额定水头下，机组发额定出力时的设计开度r 0a 。

此时，对于最大水头机组甩全负荷时的关闭时间r001f fH a a T T =，式中r 001a a 分别为最大水头和额定水头下带额定负荷时导叶的开度。

5.4判断水击类型 3475.013385.2322a 2t r =⨯==L s 由于采用的导叶直线关闭时间f T 均大于r t ，发生间接水击。

对于甩全负荷10=τ，则813.2h 0w =⨯τ＞1.5，故最大水击出现在末相。

5.5以额定水头计算水击压力上升5.5.1管道特征系数的计算1）当f T =5s 时0maxr 0f fr a a T T ==4.7163s 式中：r 0a ——额定水头下发额定出力水轮机导叶开度:r 0a =279.3mm m ax 0a ——最小水头下发额定出力水轮机导叶开度:m ax 0a =296.1mmr 0f ii T gH V L ∑=σ==⨯⨯7163.48035.1468.98085.16130.2378 式中：g ——重力加速度0H ——设计水头0H =146.8035mi i V L ∑—— i i V L ∑=i i i i i i B B C C T T V L V L V L ∑+∑+∑=16.346t Q =1613.80852）当f T =5.5s 时0maxr 0f fr a a T T ==5.1879s r 0f i i T gH V L ∑=σ=2162.01879.58035.1468.98085.1613=⨯⨯ 3）当f T =6s 时 0maxr 0f fr a a T T ==5.6596s r 0f i i T gH V L ∑=σ=1982.06596.58035.1468.98085.1613=⨯⨯ 4）w h 的计算 w h =002gH aV 式中：0V ——平均流速，（79.2668085.16130==∑∑i i i L VL V =6.049m/s ）； a ——水击波速，a =1338m/s 。

代入计算得w h =2.8128m5.5.2最大压力上升计算对于末相水击采用下式计算：σσξ-22=m 1）当f T =5s 时；σ=0.2378，代入公式==σσξ-22m 0.2699 2）当f T =5.5s 时；σ=0.2162，代入公式σσξ-22=m =0.2424 3）当f T =6s 时；σ=0.1982，代入公式σσξ-22=m =0.2200 通过上面计算得出的m ξ还要修正：m K ξξ=max ，其中K 对于混流式水轮机取=K 1.2，对轴流式水轮机取1.4。