xx电站工程施工图设计水力过渡过程大波动计算调保计算报告(交业主).doc

xxx电站工程施工图设计水力过渡过程大波动计算xxx电站工程水力过渡过程大波动计算报告xxxxxxxxxx勘测设计院2006年10月目 录工程概况及计算任务2计算要求及约束条件2计算主要基本资料3结论意见4一、工程概况及计算任务： xxxxxx水电站位于xxx省xxxx岗乡，地处xxx河一级支流xxx河中下游河段，属xxx水电梯级开发规划的第六级。电站最大水头63.39m，额定水头54.0m，最小水头48.5m，装机容量220MW。本站引水系统由进水口、压力隧洞、主压力钢管、分岔管、支管、机组、尾水管组成。本电站的调保计算采用河海大学的水电站水力-机械过渡过程仿真计算通用软件进行分析计算。计算任务：1、 上、下游正常高水位：2台机同时甩负荷：220MW02、 上、下游最高洪水位：2台机同时甩负荷：220MW03、 上游死水位、下游最低水位：2台机同时甩负荷：220MW04、 额定水头下2台机同时甩负荷：220MW0二、计算要求及约束条件：1、 选择合理的关机规律：2、 计算蜗壳进口压力，最大值不超过96m：3、 计算机组最大速率上升值，最大值小于60：4、 计算尾水管内的最大真空度不大于水柱：5、 计算压力输水管全线各断面最高点的最小压力不低压0.02Mpa，不得出现负压脱流现象。三、 计算主要基本资料：1、上游前池水位：校核洪水位： 518.32m 正常高水位： 516.0 m死水位： 502.0 m2、厂房尾水位：校核洪水位： 461.64m最低尾水位： 450.6m3、电站指标：装机容量：220MW额定出力：20.619MW最大水头：63.39m额定水头：54m最小水头：48.5m额定转速：250r/min转轮直径：2.25mGD2：570t.m2安装高程：452.1m。水轮机型号：HLF100-LJ-225发电机型号：SF20-24/4250调速器型号：WT-PC-804、压力引水管线：方案1：进水口中心高程为491.75m，主压力隧洞及钢管长288.32m，其中隧洞内径5.5m，壁厚0.5m，相应糙率0.014；末端分岔，岔管后为双支管，支管管径3.2 m，长度29.26m，后进主厂房再接管径3.2m，长度9.5m的压力钢管后接蜗壳。钢管相应糙率0.012，钢管壁厚0.02m。方案2：进水口中心高程为491.75m，主压力隧洞及钢管长288.32m，其中隧洞内径5.0m，壁厚0.5m，相应糙率0.014；末端分岔，岔管后为双支管，支管管径3.2 m，长度29.26m，后进主厂房再接管径3.2m，长度9.5m的压力钢管后接蜗壳。钢管相应糙率0.012，钢管壁厚0.02m。见引水管线图。本电站的调保计算采用河海大学的水电站水力-机械过渡过程仿真计算通用软件进行分析计算。计算时采用本站选择的水轮机HLF100的转轮特性数据库。电站水力过渡过程计算的各种工况及结果详见表1、表2：四、 结论意见：在压力引水管长度相同的情况下，设计分别对主压力引水隧洞及钢管管直径5.5m、5.0m进行过渡过程大波动计算。经计算后确定主压力引水隧洞及钢管管长不变的情况下，主压力引水隧洞及钢管直径可由5.5m优化为5.0m。其直径5.0m的计算成果如下：（1）、机组一段直线关闭，关机时间8.0秒，机组GD2570t.m2。 （2）、机组最大转速上升值58.9%，蜗壳最大压力89.2 m，最低尾水管压力-5.75m。满足大波动计算要求。 （3）、当上游为死水位502.0m，下游尾水位450.60m时，两台机组同时甩负荷时，压力输水管全线各断面最高点，即进水口接点1处管中心最低水位为500.98m，换算到该接点的断面最高点压力为0.0923Mpa，高于限制压力0.02Mpa计算要求，机组可以安全运行。 6xxx电站工程施工图设计水力过渡过程大波动计算 表1 主压力引水管直径5.5m各种工况及计算结果表工况序号直线关闭时间Ts(s)上游水位（m）下游水位（m）静水头(m)工况描述初始工况计算结果N（MW）流量(m3/s)水头(m)蜗壳进口压力(m)最大转速升高(%)最低尾水管压力(m)结点1水位（高/低）结点3水位（高/低）对应图号最大水头值(m)最大压力升高(%)17516451.1564.85上游正常高水位220MW020.6035.1163.4388.5445.646.2-4.219517.04/514.92534.41/498.227518.32461.6456.68上、下游校核水位220MW020.6039.7054.8689.2442.653.95.331519.39/517.11535.16/501.6837502.0450.651.4上游死水位220MW018.8740.2949.5371.7140.453.2-5.831502.97/501.00518.11/486.3347507.06451.1555.91额定水头220MW020.6040.2954.0477.7342.255.0-5.3508.03/506.0523.85/490.595 表2 主压力引水管直径5.0m各种工况及计算结果表工况序号直线关闭时间Ts(s)上游水位（m）下游水位（m）静水头(m)工况描述初始工况计算结果N（MW）流量(m3/s)水头(m)蜗壳进口压力(m)最大转速升高(%)最低尾水管压力(m)结点1水位（高/低）结点3水位（高/低）对应图号最大水头值(m)最大压力升高(%)18516451.1564.85上游正常高水位220MW020.6035.2363.0988.7045.950.0-4.19516.95/515.02535.02/497.1328518.32461.6456.68上、下游校核水位220MW020.6040.0354.4189.242.558.45.29519.21/517.42535.94/500.8438502.0450.651.4上游死水位220MW018.6140.149.1271.7740.556.4-5.75502.86/500.98518.76/485.4148507.5451.1556.35额定水头220MW020.640.2954.0578.3042.2458.9-5.28508.41/506.43525.06/490.09510xxx电站工程施工图设计水力过渡过程大波动计算 主压力引水管直径5.5m上游正常高水位516.0m，下游正常高水位451.15m 过渡过程计算结果 第1号机组过渡过程计算结果 甩前工况甩前转速N0= 250.000 r/min 甩前流量Q0= 35.112 M*3/sec 甩前力矩M0= 80.266 kg*M 甩前开度Y0= 0.747 甩前水头H0= 63.429 M 甩前功率P0= 20.601 MW 关闭规律不动时间T0= 0.100 s 第一段关闭时间T1= 7.000 s 第二段关闭时间T2= 0.000 s第三段关闭时间T3= 0.000 s 第一分段开度Y12= 0.000 第二分段开度Y23= 0.000 计算结果最大频率 FMAX= 73.115 Hz 发生时间 TFMAX= 3.600 s 相对值BETA= 0.462最大涡壳压力HUMAX= 88.540 m 发生时间THUMAX= 4.960 s 相对值 KSI= 0.456最小尾管压力HDMIN= -4.219 m 发生时间THDMIN= 0.920 s 第2号机组过渡过程计算结果 甩前工况甩前转速N0= 250.000 r/min 甩前流量Q0= 35.112 M*3/sec 甩前力矩M0= 80.266 kg*M 甩前开度Y0= 0.747 甩前水头H0= 63.429 M 甩前功率P0= 20.601 MW 关闭规律不动时间T0= 0.100 s 第一段关闭时间T1= 7.000 s 第二段关闭时间T2= 0.000 s第三段关闭时间T3= 0.000 s 第一分段开度Y12= 0.000 第二分段开度Y23= 0.000 计算结果最大频率 FMAX= 73.115 Hz 发生时间 TFMAX= 3.600 s 相对值BETA= 0.462最大涡壳压力HUMAX= 88.540 m 发生时间THUMAX= 4.960 s 相对值 KSI= 0.456最小尾管压力HDMIN= -4.219 m 发生时间THDMIN= 0.920 s 第1号节点水压力变化过程计算结果 计算结果最高测压管水位HMAX= 517.039 m 发生时间THMAX= 9.700 s最低测压管水位HMIN= 514.923 m 发生时间THMIN= 5.660 s 第3号节点水压力变化过程计算结果 计算结果最高测压管水位HMAX= 534.411 m 发生时间THMAX= 2.320 s最低测压管水位HMIN= 498.200 m 发生时间THMIN= 6.000 s主压力引水管直径5.5m上游校核洪水位518.32m，下游校核洪水位461.64m 过渡过程计算结果 第1号机组过渡过程计算结果 甩前工况甩前转速N0= 250.000 r/min 甩前流量Q0= 39.704 M*3/sec 甩前力矩M0= 80.257 kg*M 甩前开度Y0= 0.928 甩前水头H0= 54.863 M 甩前功率P0= 20.599 MW 关闭规律不动时间T0= 0.100 s 第一段关闭时间T1= 7.000 s 第二段关闭时间T2= 0.000 s第三段关闭时间T3= 0.000 s 第一分段开度Y12= 0.000 第二分段开度Y23= 0.000 计算结果最大频率 FMAX= 76.955 Hz 发生时间 TFMAX= 4.240 s 相对值BETA= 0.539最大涡壳压力HUMAX= 89.237 m 发生时间THUMAX= 6.540 s 相对值 KSI= 0.426最小尾管压力HDMIN= 5.331 m 发生时间THDMIN= 0.920 s 第2号机组过渡过程计算结果 甩前工况甩前转速N0= 250.000 r/min 甩前流量Q0= 39.704 M*3/sec 甩前力矩M0= 80.257 kg*M 甩前开度Y0= 0.928 甩前水头H0= 54.863 M 甩前功率P0= 20.599 MW 关闭规律不动时间T0= 0.100 s 第一段关闭时间T1= 7.000 s 第二段关闭时间T2= 0.000 s第三段关闭时间T3= 0.000 s 第一分段开度Y12= 0.000 第二分段开度Y23= 0.000 计算结果最大频率 FMAX= 76.955 Hz 发生时间 TFMAX= 4.240 s 相对值BETA= 0.539最大涡壳压力HUMAX= 89.237 m 发生时间THUMAX= 6.540 s 相对值 KSI= 0.426最小尾管压力HDMIN= 5.331 m 发生时间THDMIN= 0.920 s 第1号节点水压力变化过程计算结果 计算结果最高测压管水位HMAX= 519.394 m 发生时间THMAX= 10.960 s最低测压管水位HMIN= 517.113 m 发生时间THMIN= 6.920 s 第3号节点水压力变化过程计算结果 计算结果最高测压管水位HMAX= 535.159 m 发生时间THMAX= 6.620 s最低测压管水位HMIN= 501.681 m 发生时间THMIN= 7.260 s主压力引水管直径5.5m上游死水位502.0m，下游水位450.6m 过渡过程计算结果 第1号机组过渡过程计算结果 甩前工况甩前转速N0= 250.000 r/min 甩前流量Q0= 40.286 M*3/sec 甩前力矩M0= 73.515 kg*M 甩前开度Y0= 1.000 甩前水头H0= 49.529 M 甩前功率P0= 18.868 MW 关闭规律不动时间T0= 0.100 s 第一段关闭时间T1= 7.000 s 第二段关闭时间T2= 0.000 s第三段关闭时间T3= 0.000 s 第一分段开度Y12= 0.000 第二分段开度Y23= 0.000 计算结果最大频率 FMAX= 76.600 Hz 发生时间 TFMAX= 4.480 s 相对值BETA= 0.532最大涡壳压力HUMAX= 71.709 m 发生时间THUMAX= 7.040 s 相对值 KSI= 0.404最小尾管压力HDMIN= -5.831 m 发生时间THDMIN= 0.920 s 第2号机组过渡过程计算结果 甩前工况甩前转速N0= 250.000 r/min 甩前流量Q0= 40.286 M*3/sec 甩前力矩M0= 73.515 kg*M 甩前开度Y0= 1.000 甩前水头H0= 49.529 M 甩前功率P0= 18.868 MW 关闭规律不动时间T0= 0.100 s 第一段关闭时间T1= 7.000 s 第二段关闭时间T2= 0.000 s第三段关闭时间T3= 0.000 s 第一分段开度Y12= 0.000 第二分段开度Y23= 0.000 计算结果最大频率 FMAX= 76.600 Hz 发生时间 TFMAX= 4.480 s 相对值BETA= 0.532最大涡壳压力HUMAX= 71.709 m 发生时间THUMAX= 7.040 s 相对值 KSI= 0.404最小尾管压力HDMIN= -5.831 m 发生时间THDMIN= 0.920 s 第1号节点水压力变化过程计算结果 计算结果最高测压管水位HMAX= 502.969 m 发生时间THMAX= 11.460 s最低测压管水位HMIN= 501.001 m 发生时间THMIN= 7.420 s 第3号节点水压力变化过程计算结果 计算结果最高测压管水位HMAX= 518.106 m 发生时间THMAX= 3.120 s最低测压管水位HMIN= 486.328 m 发生时间THMIN= 7.780 s主压力引水管直径5.5m额定水头工况：上游水位507.06m，下游水位451.15m 过渡过程计算结果 第1号机组过渡过程计算结果 甩前工况甩前转速N0= 250.000 r/min 甩前流量Q0= 40.292 M*3/sec 甩前力矩M0= 80.257 kg*M 甩前开度Y0= 0.953 甩前水头H0= 54.039 M 甩前功率P0= 20.599 MW 关闭规律不动时间T0= 0.100 s 第一段关闭时间T1= 7.000 s 第二段关闭时间T2= 0.000 s第三段关闭时间T3= 0.000 s 第一分段开度Y12= 0.000 第二分段开度Y23= 0.000 计算结果最大频率 FMAX= 77.482 Hz 发生时间 TFMAX= 4.320 s 相对值BETA= 0.550最大涡壳压力HUMAX= 77.728 m 发生时间THUMAX= 6.700 s 相对值 KSI= 0.422最小尾管压力HDMIN= -5.301 m 发生时间THDMIN= 0.920 s 第2号机组过渡过程计算结果 甩前工况甩前转速N0= 250.000 r/min 甩前流量Q0= 40.292 M*3/sec 甩前力矩M0= 80.257 kg*M 甩前开度Y0= 0.953 甩前水头H0= 54.039 M 甩前功率P0= 20.599 MW 关闭规律不动时间T0= 0.100 s 第一段关闭时间T1= 7.000 s 第二段关闭时间T2= 0.000 s第三段关闭时间T3= 0.000 s 第一分段开度Y12= 0.000 第二分段开度Y23= 0.000 计算结果最大频率 FMAX= 77.482 Hz 发生时间 TFMAX= 4.320 s 相对值BETA= 0.550最大涡壳压力HUMAX= 77.728 m 发生时间THUMAX= 6.700 s 相对值 KSI= 0.422最小尾管压力HDMIN= -5.301 m 发生时间THDMIN= 0.920 s 第1号节点水压力变化过程计算结果 计算结果最高测压管水位HMAX= 508.026 m 发生时间THMAX= 11.140 s最低测压管水位HMIN= 506.003 m 发生时间THMIN= 7.100 s 第3号节点水压力变化过程计算结果 计算结果最高测压管水位HMAX= 523.846 m 发生时间THMAX= 3.080 s最低测压管水位HMIN= 490.587 m 发生时间THMIN= 7.440 s主压力引水管直径5.0m上游正常高水位516.0m，下游正常高水位451.15m 过渡过程计算结果 第1号机组过渡过程计算结果 甩前工况甩前转速N0= 250.000 r/min 甩前流量Q0= 35.229 M*3/sec 甩前力矩M0= 80.258 kg*M 甩前开度Y0= 0.751 甩前水头H0= 63.089 M 甩前功率P0= 20.599 MW 关闭规律不动时间T0= 0.100 s 第一段关闭时间T1= 8.000 s 第二段关闭时间T2= 0.000 s第三段关闭时间T3= 0.000 s 第一分段开度Y12= 0.000 第二分段开度Y23= 0.000 计算结果最大频率 FMAX= 75.022 Hz 发生时间 TFMAX= 3.960 s 相对值BETA= 0.500最大涡壳压力HUMAX= 88.697 m 发生时间THUMAX= 6.040 s 相对值 KSI= 0.459最小尾管压力HDMIN= -4.187 m 发生时间THDMIN= 0.920 s 第2号机组过渡过程计算结果 甩前工况甩前转速N0= 250.000 r/min 甩前流量Q0= 35.229 M*3/sec 甩前力矩M0= 80.258 kg*M 甩前开度Y0= 0.751 甩前水头H0= 63.089 M 甩前功率P0= 20.599 MW 关闭规律不动时间T0= 0.100 s 第一段关闭时间T1= 8.000 s 第二段关闭时间T2= 0.000 s第三段关闭时间T3= 0.000 s 第一分段开度Y12= 0.000 第二分段开度Y23= 0.000 计算结果最大频率 FMAX= 75.022 Hz 发生时间 TFMAX= 3.960 s 相对值BETA= 0.500最大涡壳压力HUMAX= 88.697 m 发生时间THUMAX= 6.040 s 相对值 KSI= 0.459最小尾管压力HDMIN= -4.187 m 发生时间THDMIN= 0.920 s 第1号节点水压力变化过程计算结果 计算结果最高测压管水位HMAX= 516.953 m 发生时间THMAX= 7.720 s最低测压管水位HMIN= 515.019 m 发生时间THMIN= 8.420 s 第3号节点水压力变化过程计算结果 计算结果最高测压管水位HMAX= 535.016 m 发生时间THMAX= 6.120 s最低测压管水位HMIN= 497.127 m 发生时间THMIN= 6.800 s主压力引水管直径5.0m上游校核洪水位518.32m，下游校核洪水位461.64m 过渡过程计算结果 第1号机组过渡过程计算结果 甩前工况甩前转速N0= 250.000 r/min 甩前流量Q0= 40.030 M*3/sec 甩前力矩M0= 80.258 kg*M 甩前开度Y0= 0.942 甩前水头H0= 54.406 M 甩前功率P0= 20.599 MW 关闭规律不动时间T0= 0.100 s 第一段关闭时间T1= 8.000 s 第二段关闭时间T2= 0.000 s第三段关闭时间T3= 0.000 s 第一分段开度Y12= 0.000 第二分段开度Y23= 0.000 计算结果最大频率 FMAX= 79.224 Hz 发生时间 TFMAX= 4.700 s 相对值BETA= 0.584最大涡壳压力HUMAX= 89.195 m 发生时间THUMAX= 7.560 s 相对值 KSI= 0.425最小尾管压力HDMIN= 5.278 m 发生时间THDMIN= 0.920 s 第2号机组过渡过程计算结果 甩前工况甩前转速N0= 250.000 r/min 甩前流量Q0= 40.030 M*3/sec 甩前力矩M0= 80.258 kg*M 甩前开度Y0= 0.942 甩前水头H0= 54.406 M 甩前功率P0= 20.599 MW 关闭规律不动时间T0= 0.100 s 第一段关闭时间T1= 8.000 s 第二段关闭时间T2= 0.000 s第三段关闭时间T3= 0.000 s 第一分段开度Y12= 0.000 第二分段开度Y23= 0.000 计算结果最大频率 FMAX= 79.224 Hz 发生时间 TFMAX= 4.700 s 相对值BETA= 0.584最大涡壳压力HUMAX= 89.195 m 发生时间THUMAX= 7.560 s 相对值 KSI= 0.425最小尾管压力HDMIN= 5.278 m 发生时间THDMIN= 0.920 s 第1号节点水压力变化过程计算结果 计算结果最高测压管水位HMAX= 519.211 m 发生时间THMAX= 9.240 s最低测压管水位HMIN= 517.415 m 发生时间THMIN= 7.960 s 第3号节点水压力变化过程计算结果 计算结果最高测压管水位HMAX= 535.939 m 发生时间THMAX= 7.640 s最低测压管水位HMIN= 500.842 m 发生时间THMIN= 8.320 s主压力引水管直径5.0m上游死水位502.0m，下游水位450.6m 过渡过程计算结果 第1号机组过渡过程计算结果 甩前工况甩前转速N0= 250.000 r/min 甩前流量Q0= 40.100 M*3/sec 甩前力矩M0= 72.523 kg*M 甩前开度Y0= 1.000 甩前水头H0= 49.119 M 甩前功率P0= 18.614 MW 关闭规律不动时间T0= 0.100 s 第一段关闭时间T1= 8.000 s 第二段关闭时间T2= 0.000 s第三段关闭时间T3= 0.000 s 第一分段开度Y12= 0.000 第二分段开度Y23= 0.000 计算结果最大频率 FMAX= 78.222 Hz 发生时间 TFMAX= 4.900 s 相对值BETA= 0.564最大涡壳压力HUMAX= 71.767 m 发生时间THUMAX= 8.040 s 相对值 KSI= 0.405最小尾管压力HDMIN= -5.751 m 发生时间THDMIN= 0.920 s 第2号机组过渡过程计算结果 甩前工况甩前转速N0= 250.000 r/min 甩前流量Q0= 40.100 M*3/sec 甩前力矩M0= 72.523 kg*M 甩前开度Y0= 1.000 甩前水头H0= 49.119 M 甩前功率P0= 18.614 MW 关闭规律不动时间T0= 0.100 s 第一段关闭时间T1= 8.000 s 第二段关闭时间T2= 0.000 s第三段关闭时间T3= 0.000 s 第一分段开度Y12= 0.000 第二分段开度Y23= 0.000 计算结果最大频率 FMAX= 78.222 Hz 发生时间 TFMAX= 4.900 s 相对值BETA= 0.564最大涡壳压力HUMAX= 71.767 m 发生时间THUMAX= 8.040 s 相对值 KSI= 0.405最小尾管压力HDMIN= -5.751 m 发生时间THDMIN= 0.920 s 第1号节点水压力变化过程计算结果 计算结果最高测压管水位HMAX= 502.863 m 发生时间THMAX= 9.700 s最低测压管水位HMIN= 500.977 m 发生时间THMIN= 8.420 s 第3号节点水压力变化过程计算结果 计算结果最高测压管水位HMAX= 518.760 m 发生时间THMAX