水电站调节保证计算资料
水电站的水锤与调节保证计算
水管进口
L 压
力 管
水轮机 Hg 主阀
道
水锤前稳定工况（恒定流）：
平均流速: V 0
电站静水头: H g
管内水压力： P 0
讨论阀门关闭时的水锤
第一节 水锤现象及传播速度
Hg
Hg
二、水锤及其传播过程 ❖ 0~L/a: 升压波
由阀门向水库传播，水库为异号 等值反射。（惯性） ❖ L/a~2L/a: 降压波 由水库向阀门传播，阀门为同号 等值反射。（压差） ❖ 2L/a~3L/a: 降压波 阀门→水库。 （惯性） ❖ 3L/a~4L/a: 升压波 ❖ 水库→阀门。（压差）
❖ 应满足的前提条件：水管的材料、管壁厚度、直径 沿管长不变。
❖ 水击连锁方程用相对值来表示为：
tAtD t2(vtAvtD t)
tD tA t 2(v tD v tA t)
二、水锤的连锁方程
D
Lat
❖ 若已知断面A在时刻 t 的压力为HtA，流速为VtA ，两个通 解消去 f 后，得：
H tAH gc g(V tAV 0)2F(ta x)
❖ 同理可写出时刻Δt=L/a后D点的压力和流速的关系：
H tD t H g c g (V tD t V 0 ) 2 F (t tx aL )
D0 —管 道 内 径m， E —管 道 的 材 料 弹 性 （材不料同， 取 值 不 同 ） t —管 壁 厚 度m，
四、研究水锤的目的
(一) 水锤的危害 (1) 压强升高过大→水管强度不够而破裂； (2) 尾水管中负压过大→尾水管空蚀，水轮机运行
时产生振动；出现严重的抬机现象 (3) 压强波动→机组运行稳定性和供电质量下降。 (二) 调节保证计算的目的
水锤和机组转速变化的计算，一般称为调节保证 计算。
调节保证计算
第二章 调节保证计算第一节 调节保证计算的任务和标准一、调节保证计算的目的和意义在电站的运行中，常会遇到各种事故，机组突然与系统解列，把负荷甩掉。
在甩负荷时，导叶迅速关闭，水轮机的流量急剧变化，因此在水轮机的引水系统中产生水击，特别是甩（增）全负荷时产生的最大压力上升（最大压力下降），对压力管道系统的强度影响最大。
工程实践中曾发生过因甩负荷致使压力上升太高，从而导致压力钢管爆破的灾难事故；同时因为机组负荷全部丢失，如果不及时地采取措施，可导致转速上升过高，也会影响机组的强度、寿命，并引起机组的振动。
为了避免以上事故的发生，在设计阶段应该计算出上述过渡过程中最大转速上升和最大压力上升值，以保证电站的安全可靠运行。
在电站初步选定压力引水系统的布置、尺寸和机组型号后，通过调节保证计算，正确合理地选择导叶关闭的时间，使最大压力上升和最大转速上升都在允许的范围内。
二、调节保证计算的标准机组在甩负荷过程中转速上升率为max 0n n n β-=。
一般情况下，最大转速上升率max 55%β≤。
对于大型电站max 45%β≤，对于冲击式机组max 35%β≤。
当机组甩全负荷时，有压过水系系统允许的最大压力上升率见下表。
尾水管的真空值不大于O mH 29~8。
机组甩负荷时有压过水系统允许的最大压力上升率见表6-1：表6-1 机组甩负荷时有压过水系统允许的最大压力上升率该电站设计水头为76m ，且在系统中承担调峰调频任务，故ξ30%<。
三、本水电站基本参数电站形式：坝后式水头：m H m H r 76,95max == 水轮机型号：HLD74—LJ —450 水轮机额定出力：151300KW 机组额定转速：166.7r/min 机组转动惯量：19383.58t ·㎡ 吸出高度：H S =-3.15m发电机型号：SF151.3-36/948.42 发电机容量：172914KVA 压力波速:ａ=1000m ／s 引水钢管长:186m 机组台数：4台第二节 调节保证主要参数计算一、计算压力引水管的Ti Ti L V ∑机组段长度的确定：确定机组段长度，是确定两台机组间的安装距离。
调节保证计算表(格式)
ξ
max(%)
ξ
Tmax(%)
ξБайду номын сангаас
Cmax(%)
△HB(m)
HB(m)
压力增加 0.465 0.291 0.212 0.166 0.137 0.116 0.101 0.089 0.080 0.072 0.066 0.061 0.056 0.053
管道值 0.450 0.281 0.204 0.160 0.132 0.112 0.097 0.086 0.077 0.070 0.064 0.059 0.055 0.051
转速升高计算公式：
( 2TC TS ' f )C 1 Ta
压力升高计算公式：
3.00 1.3 15.3 0.27 2361.06
Z(台) 机组台数 LT1（m） 主管长度 LB（m） 尾水管长度 vB（m/s） 尾水流速
2 492.8 0 0.87
计算结果
TS ` 关闭时间 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 σ 管道特性 0.384 0.256 0.192 0.154 0.128 0.110 0.096 0.085 0.077 0.070 0.064 0.059 0.055 0.051 f 水击修正 1.384 1.256 1.192 1.154 1.128 1.110 1.096 1.085 1.077 1.070 1.064 1.059 1.055 1.051
1
C 飞逸特性 0.462 0.445 0.430 0.417 0.405 0.394 0.385 0.376 0.367 0.360 0.353 0.346 0.340 0.334
β (%) 转速增加 0.201 0.246 0.288 0.326 0.362 0.395 0.426 0.456 0.483 0.510 0.535 0.559 0.582 0.605
水电站的水击及调节保证计算
第四章水电站的水击及调节保证计算本章重点内容：水电站有压引水系统非恒定流现象和调节保证计算的任务、单管水击简化计算、复杂管路的水击解析计算及适用条件、机组转速变化的计算方法和改善调节保证的措施。
第一节概述一、水电站的不稳定工况由于负荷的变化而引起导水叶开度、水轮机流量、水电站水头、机组转速的变化，称为水电站的不稳定工况。
其主要表现为：(1) 引起机组转速的较大变化丢弃负荷：剩余能量→机组转动部分动能→机组转速升高增加负荷：与丢弃负荷相反。
(2) 在有压引水管道中发生“水击”现象管道末端关闭→管道末端流量急剧变化→管道中流速和压力随之变化→“水击”。
导时关闭时，在压力管道和蜗壳中将引起压力上升，尾水管中则造成压力下降。
导叶开启时则相反，将在压力管道和蜗壳内引起压力下降，而在尾水管中则引起压力上升。
(3) 在无压引水系统(渠道、压力前池)中产生水位波动现象。
二、调节保证计算的任务(一) 水击的危害(1) 压强升高过大→水管强度不够而破裂；(2) 尾水管中负压过大→尾水管汽蚀，水轮机运行时产生振动；(3) 压强波动→机组运行稳定性和供电质量下降。
(二) 调节保证计算水击和机组转速变化的计算，一般称为调节保证计算。
1．调节保证计算的任务：(1) 计算有压引水系统的最大和最小内水压力。
最大内水压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据；最小内水压力作为压力管道线路布置，防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据；(2) 计算丢弃负荷和增加负荷时转速变化率，并检验其是否在允许的范围内。
(3) 选择调速器合理的调节时间和调节规律，保证压力和转速变化不超过规定的允许值。
(4) 研究减小水击压强及机组转速变化的措施。
2．调节保证计算的目的正确合理地解决导叶启闭时间、水击压力和机组转速上升值三者之间的关系，最后选择适当的导叶启闭时间和方式，使水击压力和转速上升值均在经济合理的允许范围内。
第二节水击现象及其传播速度1、一、水击现象1．定义在水电站运行过程中，为了适应负荷变化或由于事故原因，而突然启闭水轮机导叶时，由于水流具有较大的惯性，进入水轮机的流量迅速改变，流速的突然变化使压力水管、蜗壳及尾水管中的压力随之变化，这种变化是交替升降的一种波动，如同锤击作用于管壁，有时还伴随轰轰的响声和振动，这种现象称为水击。
第九章-水电站的水锤及调节保证计算
第九章水电站的水锤及调节保证计算本章重点内容：水电站有压引水系统非恒定流现象和调节保证计算的任务、单管水锤简化计算、复杂管路的水锤解析计算及适用条件、机组转速变化的计算方法和改善调节保证的措施。
第一节概述一、水电站的不稳定工况由于负荷的变化而引起导水叶开度、水轮机流量、水电站水头、机组转速的变化，称为水电站的不稳定工况。
其主要表现为：(1) 引起机组转速的较大变化丢弃负荷：剩余能量→机组转动部分动能→机组转速升高增加负荷：与丢弃负荷相反。
(2) 在有压引水管道中发生“水锤”现象管道末端关闭→管道末端流量急剧变化→管道中流速和压力随之变化→“水锤”。
导时关闭时，在压力管道和蜗壳中将引起压力上升，尾水管中则造成压力下降。
导叶开启时则相反，将在压力管道和蜗壳内引起压力下降，而在尾水管中则引起压力上升。
(3) 在无压引水系统(渠道、压力前池)中产生水位波动现象。
二、调节保证计算的任务(一) 水锤的危害(1) 压强升高过大→水管强度不够而破裂；(2) 尾水管中负压过大→尾水管汽蚀，水轮机运行时产生振动；(3) 压强波动→机组运行稳定性和供电质量下降。
(二) 调节保证计算水锤和机组转速变化的计算，一般称为调节保证计算。
1．调节保证计算的任务：(1) 计算有压引水系统的最大和最小内水压力。
最大内水压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据；最小内水压力作为压力管道线路布置，防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据；(2) 计算丢弃负荷和增加负荷时转速变化率，并检验其是否在允许的范围内。
(3) 选择调速器合理的调节时间和调节规律，保证压力和转速变化不超过规定的允许值。
(4) 研究减小水锤压强及机组转速变化的措施。
2．调节保证计算的目的正确合理地解决导叶启闭时间、水锤压力和机组转速上升值三者之间的关系，最后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均在经济合理的允许范围内。
第二节 水锤现象及其传播速度一、 水锤现象1．定义在水电站运行过程中，为了适应负荷变化或由于事故原因，而突然启闭水轮机导叶时，由于水流具有较大的惯性，进入水轮机的流量迅速改变，流速的突然变化使压力水管、蜗壳及尾水管中的压力随之变化，这种变化是交替升降的一种波动，如同锤击作用于管壁，有时还伴随轰轰的响声和振动，这种现象称为水锤。
水电站调节保证计算
水电站调节保证计算水电站是利用水能将水能转换成电能的发电设施，其主要特点是具备调节能力。
水电站的主要调节措施是通过水位、发电量、出水量等方式对电力系统的负荷需求进行调节。
水电站的调节保证措施不仅涉及到电力调度计划的合理性，还需要充分考虑潮汐、降雨等自然因素。
对于水电站调节保证计算方案，需要从以下几个方面进行考虑：调节保证能力计算水电站的调节保证能力是指水电站在一定的时段内，保证根据调度计划，满足各种突发情况和电力系统的电力负荷需求的能力。
水电站调节保证能力计算的主要任务是确定水位调节能力，发电量调节能力以及出水量调节能力等。
按照国家水电站调度管理规定，应定期对水电站的调节保证能力进行检验和评定，以确保其满足电力系统对其的需要。
调节保证方案审核调节保证方案是指，在确定水电站调节保证能力后，编制的针对具体水文条件及电力负荷的调节保证方案。
在编制调节保证方案时，需要充分考虑自然条件变化及电力负荷变化等影响因素，制定出全面、可操作性强的调节保证方案。
该方案需经过审核、调度验收后才可执行。
调节保证管理调节保证管理是指对水电站日常运行的调节保证计划的监督和管理。
在水电站日常运行中，管理人员需要密切关注河流水文变化以及电力负荷变化等信息，及时调整调节保证计划，保证水电站运行正常、稳定。
管理人员还需要对水电站的调度计划进行跟踪和分析，及时对调度计划进行调整和改型，确保在保证调节方案准确性的前提下，最大限度地提高水电站发电效率。
调节保证监测调节保证监测是指对水电站进行常态化的水文、气象、水位、发电量、出水量等运行指标的监测。
该监测能够及时发现水电站发电过程中出现的问题，以及独立检验水电站调节保证能力计算结果的准确性。
对于监测结果不良的问题，管理人员需要及时进行恰当的调整。
水电站是一个拥有调节能力的重要发电设施，是电力系统的重要组成部分。
水电站为了保证系统运行稳定和可靠，需要对其进行健全完善的调节保证管理。
在管理中，涉及到调节保证能力计算、调节保证方案审核、调节保证管理、调节保证监测等多个环节的组合，需要实现各环节的协调、衔接和协作，保证水电站的稳定运行。
径流引水式水电站机组调节保证计算案例分析
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
吸出高度 １２ ｍ。 ．２ 查电站下游水位 与流量关 系 曲线 ， Ｑ： ．０ 。ｓ 当 ０６ｍ ／
９ ８ Ｑ Ｈｒ ．１ ；
施工阶段设计变更 导致工程 造价 增加 ， 多数也 是 由于
设计 阶段造价控制存在问题造成 的。因此加强水 闸除
险加 固工程设计阶段工程造价控制对控制整体工程造
价意义重大 。
力、 环保和 消防等联 系较多 ， 有丰 富 的运 行管 理经验 ，
掌握工程存在 的主要 问题 ， 熟悉 各种设 备 的性能 。在
卢＝
Ｐ
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又 始 ＝ １ ，由 ｐ 始 ＝ ２ ８ ＝ ２８ ， ＝ ｒ ．４ Ｘ１ ．４ 及
０２ ， ．７ 属末相水锤 。
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（ 上接 第 １ ５页 ） 资应 予 惩罚 ， 以激 励 设计 人 员优 化设 计工作 ， 主动控制工程造 价。
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尾水管 的真空值 为
西寺坪电站额定水头变化后的调节保证计算
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原设计钢管水力调保计算在关、开机为 > @ 时，机 组 在 各 种 情 况 下， 最 大 速 度 上 升 值 为
论水电站引水系统中调节保证计算
论水电站中引水系统的调节保证计算对于水电站引水系统，利用美国垦务局等经验公式对引水管道经济直径进行分析使相应调保计算成果满足要求，为电站安全运行提供可靠的依据。
关键词：水电站引水系统设计调节保证计算5.水锤及调节保证计算5.1调节保证计算的任务和标准水锤及调节保证计算，是水电站设计的重要内容之一。
它不仅影响压力管道、机组、蜗壳等过流部件的强度，而且关系到电站运行的安全和机组运行的稳定性。
调节保证计算是机组负荷在较大范围内突然变化的情况下，考虑到调速器的影响以进行限制水锤压力和机组装机变化值的计算，解决水力惯性、机组惯性和调整性能三者之间的矛盾，以期达到电能质量最佳、机组运行经济合理、安全可靠的目的。
5.1.1水锤及调节保证计算的目的和任务1、水锤计算的目的决定管道内的最大内水压力，作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据；决定管道内最小内水压力，作为管线布置，防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据；研究水锤与机组运行的关系。
2、调节保证计算的目的通过调节保证计算和分析，正确合理地解决导叶启闭时间、水锤压力和机组转速上伸值三者之间的关系，最后选择适当的导叶启闭时间和方式，水锤压力和转速上伸值均在经济合理的允许范围内。
3、水锤及调节保证计算的任务根据水电站压力引水系统和水轮发电机组的特性，合理选择调速器的调节时间调节规律，进行水锤压力和机组转速变化值的计算，使二者均在允许内，并尽可能地降低水锤压力。
5.1.2 调节保证计算的标准调节保证计算标准，是指水锤压力和转速变化在技术经济上合理的允许值。
标准在规范中有所规定，但这是在一定时期和一定技术水平和经济条件下制定的，用时应结合具体情况加以确定。
1、水锤压力的计算标准甩全负荷时，允许的相对压力升高max ξ一般可按以下不同情况考虑：表5-1： max ξ取值表当设置减压阀或折流板时，max ξ=20%对于增加负荷时的负水锤，以压力水管顶部任何一点不出现负压并保持有2m 以上的余压为限。
水电站保证出力的计算方法
Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆｉｒ ｍ Ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ Ｈｙｄｒ ｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｚｈａｎｇ Ｘｉｕｊｕ
（ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｈｏｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００９８） Ｋｅｙ Ｗｏｒ ｄｓ： ｆｉｒｍ ｏｕｔｐｕｔ； ｃｏ－ ｏｕｔｐｕｔ ｍｅｔｈｏｄ； ｓｉｍｐｌｅ－ ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｆｌｏｗ ｍｅｔｈｏｄ； ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｒｍ ｏｕｔｐｕｔ ｉｓ ｏｎｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｃａｌ－ ｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｖａｒｉｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｎｎｕａｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｐｌａｎｔ， ｃａｒｒｙｏｖｅｒ ｓｔｏｒａｇｅ ｐｌａｎｔ， ｎｏｎ－ｓｔｏｒａｇｅ ｐｌａｎｔ ａｎｄ ｄａｉｌｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｐｌａｎｔ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ａｎｄ ｇｉｖｅｓ ｓｏｍｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｅｘａｍｐｌｅｓ． Ｉｔ ｉｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｔｈａｔ ｅｑｕａｌ ｏｕｔｐｕｔ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎｎｕａｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｐｌａｎｔ ａｎｄ ｃａｒｒｙｏｖｅｒ ｓｔｏｒａｇｅ ｐｌａｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｆｌｏｗ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｄａｉｌｙ－ ｓｔｏｒａｇｅ ｐｌａｎｔ．
XX水电站设计调节保证计算毕业论文
XX水电站设计调节保证计算毕业论文目录摘要 (1)Abstract (2)第1章基本资料 (3)1.1地理位置 (3)1.2流域概况 (3)1.3水文 (3)1.3.1气象特性 (3)1.3.2径流 (4)1.3.3洪水 (4)1.3.4河流泥沙 (5)1.4地形地质条件 (5)1.5电站基本参数 (6)1.5.1 电站动能参数 (6)1.5.2 水库特性 (6)1.5.3 泥沙特性 (7)第2章水轮发电机组的选择 (8)2.1机组台数的确定 (8)2. 2水轮装置方式及水轮机型号的确定 (8)2.3水轮机主要参数的确定 (9)2.3.1确定水轮机的转轮直径 (9)2.3.2效率修正值的计算 (9)2.3.3确定水轮机的转速 (10)2.3.4确定水轮机的吸出高 (10)2.3.5水轮机的检验计算 (11)2.4蜗壳和尾水管的选择计算 (12)2.4.1蜗壳的水力计算及外轮廓的确定 (12)2.4.2尾水管主要参数的选择 (14)2.5发电机外形尺寸估算 (16)2.5.1主要尺寸计算 (16)2.5.2外形尺寸估算 (17)2.6调速器和油压装置的型式及尺寸的确定 (18)2.6.1判断调速器的型式 (19)2.6.2接力器的选择 (19)2.6.3主配压阀直径的选择 (20)2.6.4油压装置选择 (20)第3章电站枢纽布置 (22)3.1电站厂房 (22)2.2 开关站 (23)2.3 引水系统 (23)第4章引水系统设计 (24)4.1引水线路初拟 (24)4.2进水口设计 (25)4.2.1进水口型式的选择 (25)4.2.2有压进水口位置、高程的确定 (25)4.2.3进水口尺寸的拟定 (26)4.2.4进口设备 (27)4.3引水隧洞设计 (28)4.3.1有压引水隧洞断面形式及断面尺寸 (28)4.3.2隧洞衬砌的主要类型选择 (29)4.4压力管道的布置 (30)4.4.1压力管道类型的选择 (30)4.4.2压力管道引进及供水方式 (30)4.4.3压力管道直径、管壁厚度及抗外压稳定的计算 (31)4.4.4压力管道抗外压稳定校核 (32)第5章水电站厂房设计 (33)5.1主厂房主要尺寸的确定 (33)5.1.1主厂房的长度计算 (33)5.1.2主厂房的宽度计算 (35)5.1.3主厂房的各层高程计算 (37)5.2 副厂房布置 (41)第6章调压室设计 (43)6.1是否设置调压室判断 (43)6.2调压室位置的选择 (43)6.3调压室的布置方式与型式的选择 (44)6.4调压室的水利计算 (44)6.4.1调压室断面面积的计算 (44)6.4.2调压室最高涌波水位计算 (46)6.4.3计算调压室最低涌波水位计算 (46)第7章调节保证计算 (48)7.1调保计算目的 (48)7.2调节保证计算的容 (48)7.3调节保证计算的标准 (48)7.3.1转速变化率容许值 (48)7.3.2水击压力容许值 (49)7.4已知计算参数 (49)7.5调节保证计算的过程 (50)7.5.1在设计水头下甩全负荷的调节保证计算 (50)7.5.2在最大水头下甩全负荷的调节保证计算 (55)谢辞 (59)参考资料 (60)外文文献 (62)附录 (71)XX水电站设计（A方案）——调节保证计算摘要本设计第一章为电站基本资料，主要介绍了该电站的地理位置、水文泥沙、工程地质以及电站的基本参数。
调节保证计算
第二章调节保证计算第一节调节保证计算的任务和标准一、调节保证计算的目的和意义在电站的运行中，常会遇到各种事故，机组突然与系统解列，把负荷甩掉。
在甩负荷时，导叶迅速关闭，水轮机的流量急剧变化，因此在水轮机的引水系统中产生水击，特别是甩（增）全负荷时产生的最大压力上升（最大压力下降），对压力管道系统的强度影响最大。
工程实践中曾发生过因甩负荷致使压力上升太高，从而导致压力钢管爆破的灾难事故；同时因为机组负荷全部丢失，如果不及时地采取措施，可导致转速上升过高，也会影响机组的强度、寿命，并引起机组的振动。
为了避免以上事故的发生，在设计阶段应该计算出上述过渡过程中最大转速上升和最大压力上升值，以保证电站的安全可靠运行。
在电站初步选定压力引水系统的布置、尺寸和机组型号后，通过调节保证计算，正确合理地选择导叶关闭的时间，使最大压力上升和最大转速上升都在允许的范围内。
二、调节保证计算的标准□ max n 0机组在甩负荷过程中转速上升率为 4 0。
一般情况下，最大转速上升率nmax 55%。
对于大型电站max 45%，对于冲击式机组max 35%。
当机组甩全负荷时，有压过水系系统允许的最大压力上升率见下表。
尾水管的真空值不大于8〜9mH 2O。
机组甩负荷时有压过水系统允许的最大压力上升率见表6-1 :表6-1 机组甩负荷时有压过水系统允许的最大压力上升率该电站设计水头为76m，且在系统中承担调峰调频任务，故30%。
三、本水电站基本参数电站形式：坝后式水头：H max 95m, H r 76m水轮机型号：HLD7— LJ —450水轮机额定出力：151300KW机组额定转速：166.7r/mi n机组转动惯量：19383.58t •怦吸出咼度：H=-3.15m发电机型号：SF151.3-36/948.42发电机容量：172914KVA压力波速：a =1000m/ s引水钢管长:186m机组台数：4台第二节调节保证主要参数计算一、计算压力引水管的L T M机组段长度的确定：确定机组段长度，是确定两台机组间的安装距离。
水电站调节保证计算问题探讨
关键词 ｌ 水电站 ； 调节系统过渡过程特性 ； 调节保证 ； 保证计算
中图分 类号 ： Ｋ １ Ｔ ７ ２
Ｄ Ｉ１ ．９９ｊｉｎ １０ Ｏ ：０３６ ／．ｓ ．０６—３５ ．０２０ ． １ ｓ ９ １２ １ ． ０ ２２
１ 概 述
水 电站 调节 保 证计 算 ， 研 究水 轮 发 电机 组 突 是 然 改变 较大 负荷 （ 括 突 然 １台或 多 台机组 甩 全 部 包 负荷 ） 时调 节 系统过 渡过程 的特 性 ， 算 和分析机 组 计 的转速 变化 和压 力 输 水 系统 的压 力 变 化 ， 选定 导 水
（ 提高流道设计压力可以提高压力升高允许值 ， 从而 调 整关 闭时 间以 降低 转 速 上升 ） 。最 后 只好 增 加 发
电机转 动惯量 ， 并对 增加 发 电机 转动 惯量 后 ， 速上 转 升 还是微 超规 范推 荐 的值 ， 为此 安全 性 、 要性 方 面 必
机构合理的关闭时间和规律 ， 解决压力输水 系统水 锤 压力 上升 、 组转 速 上 升 和调 速 系 统 特性 三者 之 机 间的矛盾 ， 使工程在满足安全可靠的前提下， 经济合
保证值和允许最大转速上升保证值的选取 ， 与输水 系统 压力管 道设 计 、 压 井 设 置 、 组 特性 、 调 机 调速 系 统特性等有关。近年来随着国内水电工程 的快速发 展 ， 电站设计 、 在 运行 过 程 中遇 到 了一些 与调节 保证 计算有关的新问题 ， 涉及 电站安全、 正常运行 ， 因此
云南水力发 电
７ ８
ＹＵ ＮＮＡＮ Ｗ Ａ Ｒ ＯＷＥＲ ＴＥ Ｐ
第２ ８卷 第２ 期
混流式水轮机调节保证计算报告
混流式水轮机调节保证计算报告一、引言二、混流式水轮机调节保证计算方法1.调节保证的基本原理2.调节保证的计算方法(1)负载特性计算：通过对机组在不同负荷条件下的实际运行数据进行统计和分析，绘制机组的负载特性曲线。
负载特性曲线可以反映机组在不同工况下的输出功率与转速之间的关系。
(2)水头特性计算：通过对机组在不同水头条件下的实际运行数据进行统计和分析，绘制机组的水头特性曲线。
水头特性曲线可以反映机组在不同工况下的输出功率与水头之间的关系。
(3)响应时间计算：通过对机组在负荷和水头变化过程中的实际运行数据进行统计和分析，计算机组在不同工况下的响应时间。
响应时间可以反映机组在负荷和水头变化过程中的稳定性和动态性能。
(4)优化参数计算：通过对机组负载特性、水头特性和响应时间的综合分析，优化调节控制参数的设置。
例如，调节速度、叶片角度范围等。
三、实例分析以电站的混流式水轮机为例进行计算分析。
该机组的额定功率为10MW，额定水头为50m，调节方式为调节闸门和叶片角度。
1.负载特性计算[负载特性曲线图]2.水头特性计算[水头特性曲线图]3.响应时间计算通过对机组在负荷和水头变化过程中的实际运行数据进行统计和分析，计算机组在不同工况下的响应时间如下表所示：[响应时间表]4.优化参数计算通过对机组负载特性、水头特性和响应时间的综合分析，得出调节闸门和叶片角度的优化参数范围为闸门开度在50%~80%，叶片角度在15°~25°。
四、结论通过混流式水轮机调节保证的计算分析，我们得出了该机组的负载特性曲线、水头特性曲线、响应时间和优化参数范围。
这些数据和结果对于确保机组的正常运行和稳定性具有重要意义。
同时，通过对机组调节保证的计算分析，还可以为其他类似的混流式水轮机提供参考和借鉴。
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。
最终选定一个合理的f T ，作为该电站的导叶关闭时间。
Throughturbineregulatingcourseofstudy,clearthecomputingtask,isthepowerstationinth eprocessofrunning,oftenduetoaccidents,suddenlyandsystemsolution,resultinginloadreject ion.Duringloadrejection,becausetheguidevanequicklyclosed,turbineflowwillchangesharply ,sotheturbinewillgeneratewaterhammerforwatersystem,adjustingguaranteecalculationisinp reliminarydesignphasetocalculatetheaboveselectedmaximumspeedrisesandthemaximumstressi ntheprocessofappreciation.Regulationguaranteecalculationgenerallydealwiththetwocondit ions,namelythefullloadsheddingiscalculatedunderratedheadandthemaximumwaterheadofpress ureriseandspeedup,andtakeitshead.Finallyselectedareasonable f T ,astheguidevaneclosingt imeofthehydropowerstation.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。
水击及调保计算
变WER ENGINEERING
水击波在管道中传播一个来回的时间tr=2L/a称为
“相”，两个相为一个周期T。
若阀门突然开启，则发生的情况与上述过程相反。 实际上水力摩阻损失总是存在的，水体与管壁也非完全
二、水击现象
水击现象
流速（流量）的突然变化，导致水流动量发生变
化，根据冲量定理将产生对水流的冲量，导致内 水压强急剧升高或降低。把该非恒定流现象称为 水击（水锤）。
水击所产生的压强升高（正水击）或降低（负水
击），都会对水电站运行带来不利影响。若发生 正水击，可能导致压力水管的爆裂；尾水管中压 降过大，会造成水轮机和尾水管的严重汽蚀，使 水轮机运转时产生巨大振动。压强的上下波动， 会影响机组的稳定运行。
水击波在水库处发生反射，入射波与反射波数 值相同，符号相反，升压波反射为降压波，水 流从阀门流向水库。
水电站
HYDROPOWER ENGINEERING
第三过程（
2L/a～3L/a）：t=2L/a时刻水击
波传至阀门处，阀门关闭，流速由-v0变为0，
压强下降，由H0 降至H0-ΔH，水体密度减小，
机组实际运行时，电力系统负荷常发生较大范围的变
化，水轮机出力与负荷失去平衡，转速发生变化，而 电网频率要求基本保持恒定，则可通过调速器改变水 轮机流量，使水轮机出力适应负荷变化，来满足电网 频率恒定要求。
水 电 站
HYDROPOWER ENGINEERING
在历时很短的调节过程
中，机组转速与有压输 水系统中的内水压强会 引起急剧变化。减小或 增加负荷时，转速增大 或减小；调节使得流量 减小或增大，引起有压 输水系统中的内水压强 上升或下降，产生水击。
水电站调节保证计算
第五章 水电站调节保证计算5.1调节保证计算的目的、任务（1）调保计算目的、任务在水电站运行中，负荷与机组出力达到平衡使机组转速稳定。
但由于各种突发事故，造成机组突然与系统解列，机组甩掉部分，或者全部负荷。
在甩负荷时，由于导叶迅速的关闭，水轮机的流量急剧变化，因此在水轮机过水系统内产生水击。
调保计算就是在电站初步设计阶段计算出上述过程中的最大转速上升及最大压力上升值。
另外，调保计算的目的是使压力升高和转速升高不超过允许值，确保电站水机系统安全稳定运行。
调节保证计算一般应对两个工况进行，即计算设计水头和最大水头甩全负荷的压力上升和速率上升，并取其较大者。
一般在前者发生最大速率升高，在后者发生最大压力升高。
（2）灯泡贯流式机组过渡过程的特点灯泡水轮发电机组的调节过渡过程与常规机组相比有一些不同，一般轴流机组惯性力矩主要取决于发电机的飞轮力矩，对于灯泡机组来说，由于受灯泡比的限制，发电机直径约为立式机组的3/5，其惯性力矩仅相当于立式机组的1/10左右，因而，水轮机惯性和水体附加惯性力矩所占的比重应大大增加，而水体附加惯性力矩则随叶片安放角的增加而增加，所以对灯泡机组的过渡过程分析必须考虑其影响。
（3）调保计算标准根据/51862004DL T -《水力发电厂机电设计规范》，水轮机在机组甩负荷时的最大转速升高率max β宜小于60%；导水叶前最大压力上升率宜为70%100%～。
根据有关已建电站试验证明，采用导叶分段关闭规律，8m 尾水管的真空度不大于水柱。
（4）已知计算参数 装机容量：418.5⨯MW水头参数：max 6.8H =m ， 5.82Hav =m ， 5.3r H =m ，5.1min =H m 水轮机参数：水轮机型号：()1102730GZ WP --，68.2/min r n r =，3398.6/r Q m s =，尾水管参数：尾水管进口直径3==7.1D d (m)尾水管直锥段长度：211=2.0=2.07.3=14.6L D ⨯(m)尾水管直锥段直径：41=1.428=1.4287.3=10.42D D ⨯(m)尾水管混合过渡段长度：221=2.7=2.77.3=19.71L D ⨯(m)尾水管混合过渡段高度：1h=1.453=1.4537.3=10.61D ⨯(m) 尾水管混合过渡段宽度：1B=2.04=2.047.3=14.892D ⨯(m)机组转动部分飞轮力矩()3t m ⋅：查《灯泡贯流式水电站》155P ：2222GD GD D D G G =++水体附加发电机水轮机发电机飞轮力矩23i t KD l GD =发电机式中：K -经验系数, 查《灯泡贯流式水电站》126P ,表6-10：68.2/min r n r =，=4.7~5.1K ，取=5K 。
年调节水电站保证出力复核计算研究
第20卷 第8期 中 国 水 运 Vol.20 No.8 2020年 8月 China Water Transport August 2020收稿日期：2020-03-14作者简介：徐金英（1989-），女，华电电力科学研究院有限公司，工程师。
通讯作者：胡明庭（1988-），男，中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，工程师。
年调节水电站保证出力复核计算研究徐金英1，胡明庭2（1.华电电力科学研究院有限公司，浙江 杭州 310030；2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122）摘 要：保证出力是水电站设计阶段的重要能量指标，是电站运行阶段的重要指导依据。
本文基于等流量法、等出力法、简化等流量法及基于水位-库容曲线的平均库容和平均水位简化等流量法等方法对运行多年的年调节水电站进行保证出力计算，并对比设计阶段的保证出力指标，给出了基于水位-库容曲线的平均库容简化等流量法更接近等出力计算结果的结论。
关键词：年调节水电站；保证出力；等流量法；等出力法；基于水位-库容曲线中图分类号：TK71 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2020）08-0103-02一、研究背景水电站的保证出力，是表示水电站在多年运行期间提供的出力大于等于设计保证出力的概率恰好等于设计保证率[1]。
保证出力计算是水电站规划设计阶段的重要工作[2]，直接影响水电站设计装机容量，同时又直接影响电站运行调度图的设计，进而对指导水电站日常发电运行起着重要作用。
尤其是电站运行后，天然来水过程、水位特征参数等会发生变化[3]，直接影响电站保证出力指标，进而影响水电站发电规则的制定。
以华电集团“十二五”投产的部分水电站机组运行情况来看（详见表1），多数水电站装机年利用小时偏低，电站发电量达不到设计指标，因此对水电站保证出力的复核计算是发电企业关心的重要技术问题。
表1 华电集团“十二五”期间投产部分水电站（机组）运行情况装机利用小时数电站装机容量 （万千瓦）全部 年份设计值 2019年实际值 多年平均值对比（实际/设计）四川宁郎 11.4 2013 4173 3300 3652 0.88 撒多2120144433324339300.89云南阿海 200 2014 3954 2899 2852 0.72 鲁地拉21620144386267628120.64贵州沙沱 112 2013 4067 4287 4057 1.00 善泥坡18.5520153929383138510.98新疆沙尔布拉克 5 2013 2683 3260 2357 0.88 达克曲克7.520152910215128380.98为了解决年调节水电站保证出力复核计算，结合发电企业技术能力，以华电集团某年调节电站为例，提出了基于水位-库容曲线的简化等流量法，适用于发电企业自行复核保证出力计算，及时调整发电调度规则，争取更大发电量。
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第五章 水电站调节保证计算5.1调节保证计算的目的、任务（1）调保计算目的、任务在水电站运行中，负荷与机组出力达到平衡使机组转速稳定。
但由于各种突发事故，造成机组突然与系统解列，机组甩掉部分，或者全部负荷。
在甩负荷时，由于导叶迅速的关闭，水轮机的流量急剧变化，因此在水轮机过水系统内产生水击。
调保计算就是在电站初步设计阶段计算出上述过程中的最大转速上升及最大压力上升值。
另外，调保计算的目的是使压力升高和转速升高不超过允许值，确保电站水机系统安全稳定运行。
调节保证计算一般应对两个工况进行，即计算设计水头和最大水头甩全负荷的压力上升和速率上升，并取其较大者。
一般在前者发生最大速率升高，在后者发生最大压力升高。
（2）灯泡贯流式机组过渡过程的特点灯泡水轮发电机组的调节过渡过程与常规机组相比有一些不同，一般轴流机组惯性力矩主要取决于发电机的飞轮力矩，对于灯泡机组来说，由于受灯泡比的限制，发电机直径约为立式机组的3/5，其惯性力矩仅相当于立式机组的1/10左右，因而，水轮机惯性和水体附加惯性力矩所占的比重应大大增加，而水体附加惯性力矩则随叶片安放角的增加而增加，所以对灯泡机组的过渡过程分析必须考虑其影响。
（3）调保计算标准根据/51862004DL T -《水力发电厂机电设计规范》，水轮机在机组甩负荷时的最大转速升高率max β宜小于60%；导水叶前最大压力上升率宜为70%100%～。
根据有关已建电站试验证明，采用导叶分段关闭规律，8m 尾水管的真空度不大于水柱。
（4）已知计算参数 装机容量：418.5⨯MW水头参数：max 6.8H =m ， 5.82Hav =m ， 5.3r H =m ，5.1min =H m 水轮机参数：水轮机型号：()1102730GZ WP --，68.2/min r n r =，3398.6/r Q m s =，尾水管参数：尾水管进口直径3==7.1D d (m)尾水管直锥段长度：211=2.0=2.07.3=14.6L D ⨯(m)尾水管直锥段直径：41=1.428=1.4287.3=10.42D D ⨯(m)尾水管混合过渡段长度：221=2.7=2.77.3=19.71L D ⨯(m)尾水管混合过渡段高度：1h=1.453=1.4537.3=10.61D ⨯(m) 尾水管混合过渡段宽度：1B=2.04=2.047.3=14.892D ⨯(m)机组转动部分飞轮力矩()3t m ⋅：查《灯泡贯流式水电站》155P ：2222GD GD D D G G =++水体附加发电机水轮机发电机飞轮力矩23i t KD l GD =发电机式中：K -经验系数, 查《灯泡贯流式水电站》126P ,表6-10：68.2/min r n r =，=4.7~5.1K ，取=5K 。
即： 332=57.14 1.02=1856.4i t K D D G l =⨯⨯发电机()3t m ⋅ 取： 2=850GD 水轮机()3t m ⋅02441=sin 8B GD D L πγα水体-d （）（水轮机转轮区水体） 式中：γ-水体比重； 0L -叶片弦片长；B d -轮毂直径，之前取轮毂比为0.33，即1=/0.33B D d ，故=0.337.3=2.41B d ⨯m ：αθϕ=+，θo 为桨叶角为时0的叶片安放角；ϕ为桨叶角度；即：40244041=sin =sin =1220.5887.3 2.41BGD D L L ππγαα⨯水体-d -（）（）()3t m ⋅ 故：2222=3926.9GD GD GD GD =++水体附加发电机水轮机()3t m ⋅5.2设计工况下的调节保证计算5.2.1管道特性系数1、进口到导叶段：经以前的计算111.7~2.1B D =（）；取：113.5(m)B = 流量：设计工况时流量已计算，398.7r Q =3/m s 取：1222211398.74.147.313.5/2/244rQ V D B ππ===⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫++⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦/m s进口到导叶段的长度11113.820.721 3.122.63L D D D =-==(m)111122.63 4.14=93.688LV L V =⨯=⨯∑2/ms2、转轮室：2221398.79.5267.322rQ V D ππ===⎛⎫⎛⎫⨯⨯⎪⎪⎝⎭⎝⎭/m s前面已经计算出21(0.65~0.84) 5.5L D ==(m)22229.526 5.552.39L VL V =⨯=⨯=∑2/m s3、尾水管：32232398.7==4.02/27.114.89210.61/222r r Q Q V S S D B h ππ⨯==+⎡⎤⎛⎫⎛⎫+⨯⨯+⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦进出（）/m s前面已经计算出31(4.5~5.0)34.5L D ==(m)3334.5 4.02138.56L V=⨯=∑2/m s则管道特性系数：2112233284.64(/)i i LV LV L V L V m s ∑=∑+∑+∑=5.2.2水击压力升高计算由于本电站采用导叶分段关闭规律，关闭时间长，且引水管短，故：最大水击压力上10~16s T s '=升率发生在末相，为末相水击。
对于该机组，导叶接力器直线关闭时间为先设定12s T s '=。
0284.640.4565.3129.81i iS LVH T gσ==='⨯⨯∑)0.456)0.4560.57222m σξσ===max m K ξξ=查《水轮机调节》238P 得，对贯流式水轮机，取修正系数 1.4K =。
max 1.4 1.40.5720.8m ξξ==⨯= 则导叶前压力升高为：111max 93.6880.80.263284.64i iLV LVξξ==⨯=∑∑ 110.263 5.3 1.394r H H ξ∆==⨯=(m)尾水管最大压力降低为：max 138.560.80.389284.64B B b i iL V y LVξ==⨯=∑∑校核尾水管进口处的真空度，以防止水流中断：24b B s b r v H H y H g=++b b 223398.7y v ===10.077.122r b Q v D ππ为尾水管进口断面出现时的流速：这里（）（）/m s故：2210.078.730.389 5.3 4.11()449.81b B s b r v H H y H m g =++=-++⨯=-⨯ 由于真空度小于8m ，满足压力升高要求。
5.2.3转速上升计算之前已经计算出2=3926.9GD ()3t m ⋅， 1、机组惯性时间常数22203926.968.2 2.62()36536519073a r GD n T s P ⨯===⨯⨯2、调节系统迟滞时间查-g g 《贯流式水轮发电机组实用技术设计施工安装运行检修（下册）》639P ，得：11=0.2+0.05 2.620.26622C P p a T T b T =+⨯⨯=()s—2~6%5%p b 永态转差系数，一般取，在这里取。
3、水击修正系数110.456 1.456f σ=+=+=4、水轮机飞逸转速特性曲线系数11 1.806r β=-==相对转速上升：查《水轮机调节》247P ；灯泡贯流式水轮机的单位飞逸转速不仅取决于导叶开度0a ，还取决于桨叶转角ϕ；之前已计算出单位飞逸转速11365.04min p n r =。
故： 1111365.041.688216.26p e n n n ===由此： 110.2761.80611 1.68811re C n β===++--110.50260%β===≤由以上计算可知，在设计水头下甩负荷时，压力升高和转速升高均在允许范围内。
5.3最大水头甩负荷5.3.1管道特性系数1、进口到导叶段：经以前的计算111.7~2.1B D =（）；取：113.5(m)B = 在最大水头下的流量为：23max 111 3.257.3451.63()r Q Q D m s ==⨯=取：max1222211451.63 4.6877.313.5/2/244Q V D B ππ===⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫++⎢⎥⎢⎥ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦/m s进口到导叶段的长度11113.820.721 3.122.63L D D D =-==(m)111122.63 4.687=106.07LV L V =⨯=⨯∑2/ms2、转轮室：2221451.6310.797.322rQ V D ππ===⎛⎫⎛⎫⨯⨯⎪⎪⎝⎭⎝⎭/m s前面已经计算出21(0.65~0.84) 5.5L D ==(m)222210.79 5.559.35L VL V =⨯=⨯=∑2/m s3、尾水管：32232398.7==4.57/27.114.89210.61/222r r Q Q V S S D B h ππ⨯==+⎡⎤⎛⎫⎛⎫+⨯⨯+⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦进出（）/m s前面已经计算出31(4.5~5.0)34.5L D ==(m)3334.5 4.57157.7L V=⨯=∑2/m s则管道特性系数：2112233323.12(/)i i LV LV L V L V m s ∑=∑+∑+∑=5.3.2水击压力升高计算查《水电站机电设计手册》213P ，得： 在最大水头下，010=sH s a T T a '式中：01a -最大水头下带额定负荷时的导叶开度 取：=11sH T smax 323.120.446.8119.81i iS LVH T gσ==='⨯⨯∑)0.44)0.440.54722m σξσ===max 1.4 1.40.5470.77m ξξ==⨯= 则导叶前压力升高为：111max106.070.770.253323.12i iLV LV ξξ==⨯=∑∑11max 0.253 6.8 1.72H H ξ∆==⨯=(m)尾水管最大压力降低为：max 157.70.770.376323.12B B bi iL V y LVξ==⨯=∑∑校核尾水管进口处的真空度，以防止水流中断：24b B s b r v H H y H g=++max b b 223451.63y v ===11.417.122b Q v D ππ为尾水管进口断面出现时的流速：这里（）（）/m s故：22max 11.418.730.376 6.8 2.855()449.81b B s b v H H y H m g =++=-++⨯=-⨯ 由于真空度小于8m ，满足压力升高要求。