水电站调压室

5.差动式调压室




由两个直径不同的同心圆筒组成，中间的圆筒直 径较小，上有溢流口，称为升管，其底部以阻力 孔口与外室相通。 特点：外室直径较大， 起盛水及保证稳定的 作用。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。

(6) 气垫式调压室
第四节 简单式和阻抗式调压室的水 位波动计算

3．等出力方程 调压室水位发生一微小变化x，调速器使水轮机 的流量相应地改变一微小数值q ，以维持出力不 变，压力管道的水头损失为h wm，由此得等式：

当水轮机的水头和流量变化不大时，可近似地假 定效率保持不变，即等出力方程为：
第三节 调压室的基本类型


一、调压室的基本布置方式 1、上游调压室（引水调压室） 2、下游调压室（尾水调压室） 3、上下游双调压室系统 4、上游双调压室系统


研究调压室水位波动的目的： （1）求出调压室中可能出现的最高Z max和最低 涌波水位Z min及其变化过程，从而决定调压室的 高度和引水道的设计内水压力及布置高程。 （2）根据波动稳定的要求，确定调压室所需的最 小断面积。
二、调压室的基本方程



1．连续方程 根据水流连续性 定律，水轮机在 任何时刻所需要 的流量Q系由两 部分组成：来自引水道的流量f V和调压室 流出的流量F d Z/d t
二、对调压室的基本要求
（1） 调压室的应尽量靠近厂房，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。为此调压室底 部和压力管道连接处应具有较小的断面积，以减 小水流通过调压室底部的水头损失。 （5） 工程安全可靠，施工简单方便，造价经济合 理。
3.双室式调压室


特点：双室式调压室是由一个竖井和上下两个储 水室组成。上室的底部高程由水库最高水位控制， 下室的顶部高程由水库的死水位控制。 适用：水头较高，要求的稳定断面较小，水库水 位变化比较大的水电站。
4.溢流式调压室

溢流式调压室顶部设有溢流堰。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。
高程
第二节 调压室的工作原理 和基本方程

一、调压室的工作原理 一 .工作原理
地面线 调压室 丢弃负荷 ( ) 增加负荷 ( ) 引水隧洞
压 力 管 道
水轮机
结论
（1）“引水道一调压室”系统非恒定流的特点： 大量水体的往复运动，其周期较长，质量波动， Z（t） ，V (t) 。水锤是压力波动。 （2）在增加负荷或丢弃部分负荷后，电站继续运行， 调压室水位的变化影响发电水头，调速器为了维 持恒定的出力，随调压室水位的升高和降低，将 相应地减小和增大水轮机流量，这进一步激发调 压室水位的变化，可能是波动的振幅不衰减甚至 随时间而增大，成为不稳定的波动。
三、设置调压室的条件

1.初步判别是否需要设置上游调压室的近似 准则 ：

T w（压力水道的惯性时间常数）的物理意 义：在设计水头H 作用下，不计水头损失 时，管道内水流速度从0增大到V 所需的时 间。显然，T w 越大，水锤压力的相对值也
越大。

T w的允许值，一般取2～4s。
我国的调压室设计规范规定： (1) 当水电站单独运行时，或机组在电力系统中 所占的比例超过50%时，取小值2s； (2) 当比重小于10%~20%时，可取大值。计算时， 采用的流量与水头应为相互对应值，即采用最大 流量时，应用与之相对应的额定水头；若采用最 小水头，应用与之相对应的流量。
第十章 调 压 室
第一节 调压室的功用、要求 及设置条件
拉西瓦电站发电引水系统
一、 调压室的功用



(1) 反射水锤波。基本上避免了（或减小） 压力管道传来的水锤波进入压力引水道。 (2) 减小水锤压力（压力管道及厂房过水部 分）。缩短了压力管道的长度。 (3) 改善机组在负荷变化时的运行条件及系 统供电质量 。
将 得：
代入（10-6）并与（10-8）消去d t

令：X=Z/S，X0=hwo /S，以下的数学变 换……


1.最高水位的计算： 阻抗式：

简单式：η=0 试算或图解。 （10-13）
二、调压室的基本结构型式


1、简单式调压室
特点：断面尺寸不变，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，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：低水头小流量的水电站。

2、阻抗式调压室


圆筒式调压室的底部，用较小断面短管或较小孔 口的隔板与隧洞及压力管道相连，这种孔口或隔 板相当于局部阻力。 特点：进出调压室的水流在阻抗孔口处消耗了一 部分能量，有效地减小水位波动的振幅，加快了 衰减速度，所需调压室的体积小于圆筒式。正常 运行时水头损失小。但水锤波不能完全反射。
一、水位波动计算的解析法 （一）丢弃全负荷情况 当丢弃全负荷后，水轮机的流量Q=0 ，连续 方程式变为: （10-6）



在水流进出调压室时，如考虑由于转弯、收缩和 扩散引起的阻抗孔口水头损失K ，则动力方程式 变为 (10-7)

令：
η=K0/hw0 ，代入（10-7）得 ：

（10-8）



dZ （10-3） 连续方程： Q fV F dt 2．运动方程 在非恒定流的情况下，不考虑引水道和水的弹性 变形及调压室中的水体惯性，设hw为引水道中通 过流量Q时的水头损失，Z为调压室中瞬时水位与 静水位的差值，根据牛顿第二定律，引水道中水 体质量与其加速度的乘积等于该水体所受的力， 即： L dV （10-4） Z hw g dt

2．下游调压室的设置条件 在有压尾水道中，为了减小甩负荷时尾水管中的 真空度，避免水轮机停机时连续水流的间断，防 止水柱分离，不设尾水调压室的尾水道的临界长 度可按下式初步确定:

L w:压力尾水道的长度m； V :稳定运行时尾水管的流速m /s；
V d:尾水管入口处的流速m /s；▽：水轮机安装