水道水力过渡过程计算设计大纲范本

FJD34270 FJD

水利水电工程技术设计阶段

水道水力过渡过程计算大纲范本

水利水电勘测设计标准化信息网

1998年3月

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水电站技术设计阶段水道水力过渡过程计算大纲

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勘测设计研究院

年月

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目次

1. 引言 (4)

2. 设计依据文件和规范 (4)

3.计算基本资料 (4)

4.大波动水力过渡过程计算 (7)

5.小波动水力过渡过程计算 (15)

6.专题研究（必要时） (16)

7.应提供的设计成果 (17)

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１引言

＿＿抽水蓄能电站位于＿＿，在电力系统中的功能是＿＿。电站总装机容量＿＿MW，单机容量＿＿MW。机组型号＿＿。电站开发方式(首部开发、中部开发、尾部开发) ＿＿。引水系统由＿＿组成。

本工程为＿＿等工程。可行性研究报告于＿＿年＿＿月审查通过。

2 设计依据文件和规范

2.1 有关本工程文件

(1) 工程可行性研究报告；

(2) 工程可行性研究报告审批文件；

(3) 技术设计任务书。

2.2 主要设计规范

(1) SD 303—88 水电站进水口设计规范

(2) SD 144—85 水电站压力钢管设计规范(试行)

(3) DL/T 5058-1996 水电站调压室设计规范

(4) SDJ 173—85 水力发电厂机电设计技术规范

(5) SD 134—84 水工隧洞设计规范(试行)

(6) GB 9652—88 水轮机调速器与油压装置技术条件

2.3 参考资料和手册

《水电站机电设计手册》(水力机械部分)。

3 计算基本资料

3.1 水库(水池)特征水位

(1)上库(上水池)水位：正常蓄水位＿ｍ；死水位＿ｍ。

(2) 下库(下水池)水位：正常蓄水位＿ｍ；死水位＿ｍ。

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提示：对于混合式抽水蓄能电站，尚应补充上、下库设计、校核洪水位。

3.2 引水系统布置

(1)引水系统平面布置

(2)引水系统纵剖面布置

(3)引水系统特征参数，见表1

表1 引水系统特征参数表

管道编号部位

直径

m

面积

m2

长度

m

管道

末端

高程

m

水头损失系数，×Q2

备注

局部水头损失沿程水头损失

水轮机

工况

水泵

工况

最大值平均值最小值

1

…

注：（1）引水系统编号示意图，可表示在上表备注栏中。

（2）Q为水轮机流量或水泵流量。对于沿程水头损失，指管道本身流量，对于局部水头损失，指主管道流量。

（3）水头损失系数按有关水力学手册和规范进行计算，必要时进行水工模拟试验，参照使用试验成果。

3.3 机组参数及特性

3.3.1 机组主要参数

(1)机型＿＿；

(2)额定转速ｎ0 ：＿＿r／min；

(3)飞逸转速ｎｐ：＿＿r／min；

(4)额定出力：＿＿MW；

(5)输入功率：＿＿MW；

(6)转轮直径：＿＿ｍ；

(7)飞轮力矩GD2：＿＿t.ｍ2；

(8)安装高程：＿＿ｍ；

(9)额定水头的发电流量：＿＿ｍ３／ｓ；

(10)最高扬程的流量：＿＿ｍ3／ｓ；

(11)最低扬程的流量：＿＿ｍ３／ｓ。

3.3.2 机组特性

(1)机组全特性曲线(Q′１-ｎ′１）；

(2)机组转矩全特性曲线(M′1-ｍ′１）；

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(3)水泵工况的 H-P,H-Q,H-Y特性曲线；

(4)水轮机工况的 P-Q,P-Y特性曲线。

符号说明：Q′1 ——单元流量；

ｎ′１ ——单元转速；

M′１ ——单元力矩；

H ——对应工况的水头；

P ——对应工况的出力；

Q ——对应工况的流量；

Y ——对应工况的效率。

3.3.3 机组运行的可能特性和要求及电力系统资料

(1)水轮机丢弃全负荷的最多可能台数：＿＿；

(2)水泵断电的最多可能台数：＿＿；

(3)ＡＦＣ调相运行方式负荷变动要求：＿＿；

(4)电力系统资料：主要包括电气主结线，电站在系统中的地位，以及电网特性等。

3.4 调压室型式、几何尺寸及参数

3.4.1 调压室形式

＿＿调压室形式＿＿。

3.4.2 调压室几何尺寸

(1)调压室剖面布置图。

(2)控制高程：

调压室下部隧洞中心高程＿＿ｍ；

调压室下部隧洞洞顶高程＿＿ｍ；

调压室下部隧洞底部高程＿＿ｍ；

调压室底部高程＿＿ｍ；

调压室顶部高程＿＿ｍ；

调压室井周地面最高高程＿＿ｍ；

调压室井周地面最低高程＿＿ｍ。

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(3)调压室不同高程与断面积对应尺寸，见表2。

表2 调压室不同高程与断面积对应尺寸表

断面编号高程m直径 m面积 m2备注1

说明：断面编号示意图，可在备注栏中表示。

3.4.3 调压室参数

根据调压室的型式及细部构造，确定参数。

提示：（1）阻抗式调压室：

阻抗孔口尺寸＿＿ｍ2；

阻抗系数＿＿；

（2）差动式调压室：

升管内径＿＿ｍ；

升管外径＿＿ｍ；

升管溢流口高程＿＿ｍ；

升管溢流系数＿＿；

孔口流入大井流量系数＿＿；

孔口流出大井流量系数＿＿。

4 大波动水力过渡过程计算

4.1 计算原理和方法

4.1.1 计算原理

提示：对于大中型抽水蓄能电站的水力过渡过程计算分析，建议采用特征线法。本方法计算精度较高，能方便地处理各种复杂的边界条件，合理地计算管道摩阻以及适应导叶各种启闭规律。

4.1.1.1 计算原则和假定

(1)水击压力、调压室涌浪以及机组转速升高应联合进行计算；

(2)对于复杂管路系统不应进行简化，即是不宜用当量管、合肢(截肢)法进行分析；

(3)水流按一维流动考虑；

(4)管壁和水流均视作弹性体；

(5)管道内充满水(有压流)，不考虑含气的影响。

4.1.1.2 基本方程

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