有压引水系统水力计算

一、设计课题

水电站有压引水系统水力计算。

二、设计资料及要求

1、设计资料见《课程设计指导书、任务书》；

2、设计要求： （1）、对整个引水系统进行水头损失计算； （2）、进行调压井水力计算球稳定断面； （3）、确定调压井波动振幅，包括最高涌波水位和最低涌波水位； （4）、进行机组调节保证计算，检验正常工作状况下税基压力、转速相对值。

三、调压井水力计算求稳定断面

<一>引水道的等效断面积：∑=

i

i f

L L

f ， 引水道有效断面积f 的求解表

所以引水道的等效断面积∑=

i

i f

L L

f =511.28/21.475=23.81 m 2 <二>引水道和压力管道的水头损失计算： 引水道的水头损失包括局部水头损失

h 局和沿程水头损失h 沿两部分 压力管道的水头损失包括局部水头损失h 局和沿程水头损失h 沿两部分

1,

2

2g 2h Q

ϖξ局局=

g ：重力加速度9.81m/s 2 Q ：通过水轮机的流量取102m 3/s ω ：断面面积 m 2

ξ

：局部水头损失系数

局部水头损失h 局计算表

从上表中可以看出：引水道的h 局=0..037+0.204+2.202=2.713m 压力管道的h 局=4.464m

2,

2

3422n h Q

R

l

ϖ

=

沿

n ：糙率系数，引水道糙率取最小值0.012；压力管道取最大值0.013 l ：引水道长度 m ω ：断面面积 m 2

R ：为水力半径 m Q ：通过水轮机的流量m 3/s

沿程水头损失

h 程计算表

取最大值0.013。

上表中栏号1、2、3、4、5、6中的Q=1023

m /s ；栏号7中Q=96.93

m /s ；

栏号 8中Q=64.63

m /s ；栏号9中Q=32.33

m /s ； 栏号10中Q=32.33

m /s ；栏号11中Q=32.33

m /s ；

1=h +h f h 局程

=（0.307+0.203+2.202）+（0.007+0.011+0.018+0.815+0.011+0.032） =3.606m

压力管道沿程水头损失：

w h =0.109+0.040+0.004+0.003+0.057=0.213m

<三>、调压井稳定断面的计算

为使求得的稳定断面满足各种运行工况的要求，上游取死水位，下游取正常尾水位情况计算

00013wT w h h H H --=

h w0：引水道水头损失，大小为3.606m

h wT0：压力管道沿程水头损失，大小为0.213m

H 0：静水头，H 0=上游死水位—下游正常尾水位=1082.0－

1028.5=53.5m

则1H =0H 13f w h h --=53.5-3.606-3⨯0.213=49.255m

取K=1.5，D=5.5m ，s m A Q v /284.481

.23102===， α=h w0/v 2=0.196

当三台机组满出力时，保证波动稳定所需的最小断面：F =k

1

2Lf

gaH

其中k=1.2: 1.5，g=9.812m /s , L=511.28m , f=23.81（2

m ）, 1H = 47.255(m)

F =k 1

2Lf

gaH F

=

255

.47196.081.9281

.2328.5115.1⨯⨯⨯⨯⨯

=100.492m

则调压室断面直径D=

π

F

4=

14

.349

.1004⨯=11.311m.

四．水位波动的计算：

h w0为引水道的水头损失，包括沿程损失和局部水头损失两部分，

沿程水头损失 h 程计算表

<一>、最高涌波水位：

（1）. 当上游为校核洪水位1097.35m ，下游为相应的尾水位1041.32m ，电站丢弃两台机时，若丢荷幅度为30000——0KW ，则流量为63.6——0m 3/s ，用数解法计算。

s

m A

Q v /678.25.514.3416.632002=⨯⨯==

02

2w gFh Lfv =

λ，

其中：引水道的直径为5.5m; Q 0为流量，大小为63.6 m 3; g 为重力加速度9.81 m/s 2

L 为引水道的长度511.28m; f 为引水道的等效面积23.81

F 为稳定断面的面积 100.492m ; h wo 为引水道的水头损失 h w0=h 局+h 沿=(29.550+19.547+211.632) Q 2

+( 4522.66+7624.13+12603.40+543724.61+7423.15+21161.60)n 2Q 2 Q 取63.6m 3/s; n 取糙率系数的最小值0.012 则h w0=1.055m+0.348m=1.403m 则计算结果如下：

56

.31403

.149.10081.92678.281.2328.5112=⨯⨯⨯⨯⨯=λ， m

h X w 044.056

.31403

.10

0===λ，