水锤

§ 7.1 水电站的水锤
主讲老师：申艳
所属学院：可再生能源学院
所讲课程：《水电站建筑物》
知识 回顾：
电站整体示意图
输电线
进水口
变压器 引水道
调压室 水轮发电机组 厂房
发电机转子
发电机转子 发电机转子
大轴
大轴
大轴
水轮机 蜗壳 尾水管 尾水管 水轮机转轮 水轮机 蜗壳
厂房内部结构图
水电站有压引水系统非恒定流现象
尾水管
大轴
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。
水轮机转轮
水轮机 蜗壳
水锤会带来 什么危害呢？
水锤的危害 丢弃负荷：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。
2 、尾水管中负压过大→ 尾水管汽蚀，水轮机运行 时产生振动；
1、压强升高过大 →水管强度不够 而破裂
增加负荷：压力变化规பைடு நூலகம்相反。 3、经常的负荷变化→压强波动→机组运行稳定性 和供电质量下降。
本节小结
1、两种现象。
2、两种变化规律。 3、三个研究内容。
变化均保证在允许的范围之内。
从水工角度来说，希望调节时 间长，则水击压力小。
最优的导叶
开度的调节
从机械和电力系统角度来说，希 望调节时间短，则转速变化小， 机械强度和供电质量易于满足。
时间和规律
3、研究减小水锤压强的措施。
水锤现象也是引起压力管道和机组振动的原 因之一。 对于明钢管，应研究水锤引起管道振动的可 能性。
发电机转子
大轴
2、增加负荷
导叶开启→水的势能小于电能的 需求→转子的动能进行补偿→转 速下降。
尾水管
水轮机转轮
水轮机 蜗壳
发电机转子
水锤：当水轮机导叶启闭时，管
道中流量、流速发生急剧变化。
而 水流惯性 将引起管道内水压力
随之变化，这种现象称为水锤。
1、丢弃负荷：导叶关闭，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。 2、增加负荷：导叶开启，在压
在△t 过程中
△t与β、ξ 三者之间 的关系？
调节时间
△t越长： 调节时间 △t越短：
→
β越大
ξ越小
△t大, ξ小,β大 △t小, ξ大,β小
→
β越小
ξ越大 两者是矛盾的
研究水锤现象及 调节保证计算的 基本任务
正确处理三者之间的关系
本章学习的主要内容
发电机转子转速变化： 1、丢弃负荷 导叶关闭→剩余的水能转化成电 能→电能转化为转子的动能→使 转速增加。
学习本章的主要内容
1、研究压力管道中的水锤现象，计算有压引水 系统的最大内水压强和最小内水压强。
设计和校核压 布 置 压 力 管 道 的
力管道， 蜗壳 线 路 （ 防 止 压 力 和水轮机强度 水 管 内 发 生 真 空 ） 的依据
和检验尾水管内
真空度的依据。
2、研究水锤现象与机组运行（如机组转速变化和 运行的稳定性等）的关系。选择合理的导叶开度 的调节时间和调节规律，使水锤压力和机组转速
水电站生产特点：电能生产、分配、消 费在同一时间完成。 即 供电 均衡 用电
Mt
=
Mg
但这种动态平衡状态往往由于各种原因 不断遭到破坏。
Mg：瞬变 机组
Mt：不能瞬变，也不允许 n变化 压力变化（水锤） 转速变化相对值 压力变化相对值
n n0 n0
H H0 H0
Mt 适应Mg 的变化需调 节时间△t