水錘及調(diào)壓室-調(diào)壓室

項(xiàng)目10水錘及調(diào)壓室1水錘現(xiàn)象和研究水錘的目的2減小水錘壓強(qiáng)的措施3調(diào)壓室項(xiàng)目10水錘及調(diào)壓室10.3調(diào)壓室一、調(diào)壓室的功用為了改善水錘現(xiàn)象，常在有壓引水隧洞（或水管）與壓力管道銜接處建造調(diào)壓室。調(diào)壓室利用擴(kuò)大的斷面和自由水面反射水錘波，將有壓引水系統(tǒng)分成兩段：上游段為有壓引水隧洞，調(diào)壓室使隧洞基本上避免了水錘壓力的影響；下游段為壓力管道，由于長(zhǎng)度縮短了，從而降低了壓力管道中的水錘值，改善了機(jī)組的運(yùn)行條件。二、調(diào)壓室的基本要求（1）調(diào)壓室的位置應(yīng)盡量靠近廠房，以縮短壓力管道的長(zhǎng)度。（2）能較充分地反射壓力管道傳來(lái)的水錘波。（3）調(diào)壓室的工作必須是穩(wěn)定的。（4）正常運(yùn)行時(shí)，水頭損失要小。（5）工程安全可靠，施工簡(jiǎn)單方便，造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理。三、調(diào)壓室的設(shè)置條件初步分析時(shí)，可用壓力引水道中水流慣性時(shí)間（也稱水流加速時(shí)間）TW常數(shù)

來(lái)判斷。1、設(shè)置上游調(diào)壓室的條件式中TW——壓力引水道中水流慣性時(shí)間常數(shù)，

Li——包括蝸殼和尾水管的壓力引水道各段長(zhǎng)度，

Vi——各段管道中水流速度，

HP——水電站設(shè)計(jì)水頭，[TW]——TW的允許值。三、調(diào)壓室的設(shè)置條件尾水調(diào)壓室的功用是縮短尾水道的長(zhǎng)度，減小甩負(fù)荷時(shí)尾水管中的真空度，防止水柱分離。2、設(shè)置下游調(diào)壓室的條件式中Lw

——壓力尾水道的長(zhǎng)度，Ts——水輪機(jī)導(dǎo)葉的有效調(diào)節(jié)時(shí)間，

Vw0——穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)壓力尾水管中的流速，

Vwj——水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪后尾水管入口處的流速，

Hs——水輪機(jī)的吸出高度。四、調(diào)壓室的工作原理調(diào)壓室具有較大的容積和自由水面，它將有壓系統(tǒng)非恒定流現(xiàn)象分為性質(zhì)不同而又互相聯(lián)系的兩部分：一是壓力管道的水錘現(xiàn)象，另一個(gè)是“水庫(kù)—引水道—調(diào)壓室”的水流波動(dòng)現(xiàn)象。丟棄全負(fù)荷Q變?yōu)?壓力管道中發(fā)生水錘

水流繼續(xù)流入調(diào)壓室

調(diào)壓室水位升高

流速逐漸降低到為0，此時(shí)水位最高

反向流動(dòng)，水位下降

水位與水庫(kù)持平，水流慣性使得繼續(xù)流向水庫(kù)，直到V=0再次向下游流動(dòng)，循環(huán)往復(fù)。增加負(fù)荷，與其相反。五、基本布置方式1、上游調(diào)壓室（引水調(diào)壓室）特征位于廠房上游引水道上。適用：廠房上游有壓引水道較長(zhǎng)，應(yīng)用最廣泛。五、基本布置方式2、下游調(diào)壓室（尾水調(diào)壓室）特征位于廠房下游尾水洞上。適用尾水隧洞較長(zhǎng)，需設(shè)置尾水調(diào)壓室以減小水錘壓力，特別是防止丟棄負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的負(fù)水錘，尾水調(diào)壓室應(yīng)盡可能靠近廠房。五、基本布置方式3、上下游雙調(diào)壓室特征當(dāng)采用中部地下廠房時(shí)，上下游都有較長(zhǎng)的壓力水道，在廠房上下游均設(shè)置調(diào)壓室。五、基本布置方式4、上游雙調(diào)壓室特征水位波動(dòng)的衰減由兩個(gè)調(diào)壓室共同保證，增加一個(gè)調(diào)壓室可以減小另一個(gè)調(diào)壓室的斷面。六、基本類型1、簡(jiǎn)單圓筒式調(diào)壓室特征斷面尺寸形狀不變，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，反射水錘波效果好。但水位波動(dòng)振幅較大，衰減較慢，因而調(diào)壓室的容積較大；在正常運(yùn)行時(shí)，引水系統(tǒng)與調(diào)壓室連接處水力損失較大。適用于低水頭小流量電站。六、基本類型2、阻抗式調(diào)壓室特征將圓筒式調(diào)壓室底部改為阻抗孔口，這種孔口或隔板相當(dāng)于局部阻力，即為阻抗式調(diào)壓室?？梢杂行p小水位波動(dòng)振幅，加快衰減速度，由于阻抗的存在，水錘波不能完全反射，壓力引水道中可能受到水錘的影響。六、基本類型3、雙室式調(diào)壓室特征雙室式調(diào)壓室是由一個(gè)豎井和上下兩個(gè)儲(chǔ)水室組成。丟棄負(fù)荷時(shí)，水位迅速上升，當(dāng)水位達(dá)到上室時(shí)，其上升速度放慢，從而減小波動(dòng)振幅。增加負(fù)荷時(shí)，水位迅速下降到下室中，并由下室補(bǔ)充不足的水量，因此限制了水位的下降。六、基本類型4、溢流式調(diào)壓室特征當(dāng)丟棄負(fù)荷時(shí)，調(diào)壓室的水位迅速上升，達(dá)到溢流堰頂后開始溢流，限制了水位的進(jìn)一步升高，有利于機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，溢出的水量，可以設(shè)上室加以儲(chǔ)存，也可排至下游。六、基本類型5、差動(dòng)式調(diào)壓室特征外室直徑較大，起盛水及保證穩(wěn)定的作用，其斷面積由波動(dòng)穩(wěn)定條件控制。所需容積較小，水位波動(dòng)衰減得也較快。但其構(gòu)造復(fù)雜，施工難度大，造價(jià)高。適用于地形和地質(zhì)條件不允許大斷面的中高水頭水電站，我國(guó)采用較多。六、基本類型6、氣墊式或半氣墊式調(diào)壓室特征在壓力隧洞上靠近廠房的位置建造一個(gè)大洞室，室中一部分充水，另一部分充滿高壓空氣。利用空氣的壓縮或膨脹，來(lái)減小水位漲落的幅度。適用于表層地質(zhì)條件不適于建造常規(guī)調(diào)壓室的情況下深埋于地下的引水式地下水電站。我國(guó)已在四川自一里、小天都等水電站設(shè)計(jì)中采用了氣墊式調(diào)壓室方案。七、水位波動(dòng)計(jì)算的目的（1）求出最高水位和最低水位及水位變化過(guò)程，從而確定調(diào)壓室的頂部和底部高程及壓力管道的進(jìn)口高程。 （2）解析法簡(jiǎn)單，可直接求出最高和最低水位，但公式推導(dǎo)過(guò)程中引入了各種假定，故精度較差，不能求出水位波動(dòng)的全過(guò)程，在初步擬定調(diào)壓尺寸時(shí)采用。八、影響波動(dòng)穩(wěn)定的主要因素1、水電站水頭的影響水電站水頭越小，要求的穩(wěn)定斷面越大。中低水頭的水電站多采用簡(jiǎn)單式、差動(dòng)式或阻抗式調(diào)壓室；高水頭水電站中，主要受振幅控制，多采用雙室式調(diào)壓室。調(diào)壓室的穩(wěn)定斷面采用水電站正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最低水頭進(jìn)行計(jì)算。八、影響波動(dòng)穩(wěn)定的主要因素2、引水糙率的影響引水系統(tǒng)糙率愈大，水頭損失系數(shù)α愈大，雖然H1=H0-hw03hwm0隨糙率的增大而減小，但其影響遠(yuǎn)比α小。因此，為了安全，計(jì)算Fk時(shí)應(yīng)采用可能的最小糙率。八、影響波動(dòng)穩(wěn)定的主要因素3、調(diào)壓室位置的影響由H1=H0-hw0-3hwm0可知，在引水線路不變的情況下，調(diào)壓室愈靠近廠房，H1愈大，有利于水位波動(dòng)的衰減。因此，調(diào)壓室應(yīng)盡量靠近廠房。八、影響波動(dòng)穩(wěn)定的主要因素4、調(diào)壓室底部流速水頭的影響對(duì)引水道而言，流速水頭的作用與水頭損失相似，相當(dāng)于加大了摩阻損失。但對(duì)水輪機(jī)來(lái)說(shuō)，并不減小水電站的有效水頭。引水道直徑越大，長(zhǎng)度越短，流速水頭影響越顯著。調(diào)壓室底部的流速水頭將對(duì)波動(dòng)穩(wěn)定是有利的。但由于調(diào)壓室底部水流狀態(tài)紊亂，故不能考慮全部流速水頭的作用。八、影響波動(dòng)穩(wěn)定的主要因素5、調(diào)壓室效率的影響前面假定水輪機(jī)的效率為常數(shù)，實(shí)際上水輪機(jī)的效率隨著電站水頭和流量的變化而變化。水輪機(jī)效率、調(diào)速器和電力系統(tǒng)等因素對(duì)穩(wěn)定斷面的影響，一般只有在充分論證的基礎(chǔ)上才加以考慮。八