调压室(井)水位变化与水轮机进口流速变化关系的探讨.docx

1、2005年第I期萍乡高等专科学校学报2005JournalofPingxiangCollegeNO.4调压室（井）水位变化与水轮机进口流速变化关系的探讨颜雪萍I黄清兰之（1.簿乡市水利水电勘泰设计院2.萍乡高等专科学校，江西萍乡337000）摘要：本文与实际工程相结合，从教学角度探讨水力发电站水轮机进口流速变化时，调压室（井）水位变化。关键词：调压井$水力发电：振荡；齐次方程；水位变化调压井示意图收稿日期：2005-09-25作者简介：成雪萍（1970）.男，江西萍乡人.工程师，研究方向：水利工程设计.一、基本原理在水电综合供电网中水电站通常起看调节用电负荷突然变化的作用，当负荷需求突然上升时

2、要立即增加输送的水量.以增加发电晨，当需求下降时又要使水流很快慢下来，减少发电量，于是输水管的水流速度常会出现突然的变化。又由于水基本上是不可压缩的，管道本身的弹性又很微小，致使水的高压波沿输水管传播，称为“水击作用”，它可能破坏管道。为避免这种水击作用，在输水管的水流进入水轮机前先建筑一个调压室（井）。当负荷需求较低，水轮机需要的水量较少时，调压室（井）贮存大最的水，水位较高，当负荷需求突然变大时就可以用井中的水来潢足水轮机对水鱼的需求，避免输送管道中水流速度发生突然大变化。对于调压室（井）最高、最低水位计算，调压室（井）容积计算有专门规程规范，不做探讨，本文主要探讨的是水轮机进口流速变化时

3、，调压室（井）水位如何改变，并分析水位变化过程与各个参数之间的关系.二、基本假设输水管道长乙，截面面积占，与地面（水平面）夹角们水流速度两端压强分别为0和A,调压室（井）水位",截面面积s。,水轮机进口流速V（t）t出口管截面面积$2,水的密度为P（以上各量除已标明时间的函数外，都是常数）基本假定：（1）水库库水位不变,忽略隧洞流速水头。（2）水与输水管均无弹性，单位长度管壁对水流的阻力与水流速度的平方成正比，比例常数为。（即粘滞系数）,并忽略调压室（井）水的惯性与摩阻。（3）不考虑调压室（井）以下钢管水击的影响。三、利用力学定律建立的几个方程（一）输水管水流的运动学方程作用在水流运

4、动方向的力有：输水管两端压强差形成的压力Si（A时,水流自fipLsxgsinO.管壁对水流的阻力cL（f）,按照牛顿第二定律可以写出：pLsi窍=“（P】Pz）+pLslgsin0cWQ）(1)（二）调压室（井）静力学方程因为调压室（井）进水口在底部，调压室（井）水重形成底部与顶部压力之差sm-sop。,于是静力学方程为SqPzSopo=psSQ）g（po为调压室水面压强）（2）(3)（三）调压室（井）流景平衡方程根据守恒定律，调压室（井）进出水最之差等于室（井）内水最的变化，即有=PS。孑从（）（3）式中消去Pt和可得：务+律知+静。洗+瓷g=+坤。）pLs。%当5心<4）式是一个非

5、线性方程，我们主要讨论vQ）在稳定状态。附近有微小变化时，顷）在稳定状态h°附近的变化。首先，在（4）式中令顷）=加（常数）和v（0=%（常数）得到：(5)Ao=M业+LsinO一空诡PgPgs；再设dQ）=%+RiQ）,ho）=如+血设）（6）其中£很小，将（6）代入（4）式并略去/的项可得四竺些如=_曳也一dtz十ps也十ss°dt(7)P$o睥(8)那么（7）式可得:h”】Q）+阳1。）+&】。）=一W0叫（£）（9）式对应的齐次方程的通解为：i（O=%厂处0$3+供），其中s=Jka，%、是任意常数。当K>%时，后Q）呈现振荡。由（

6、8）式振荡条件可表为：初；>c2Lsslvl（10）因粘滞系数c很小并不大,在条件（10）下形成衰减很慢的振荡，又因s0>sl9L较大故k很小Q很小，振荡周期较长，这是工程上不允许的，可以采用阻抗式调压室（井），阻抗孔口处消耗了一部分能置，所以水位波动振幅减小了。四、工程实例珥湖电站属麻山河水电规划中的第六座梯级电站，电站坝址控制流域面积165.03平方公里,设计水头50m,装机容量4000/2台，单机装机容最为2000如入箪机引用流量为5.12"3/s，调压室设在离厂房约36S的张坑小河中，为阻抗、溢流式调压室，调压室进口隧洞洞径为3，出口洞径为3.60。现计算：水轮机

7、全部丢弃负荷时，即水轮机进口流速由变化至0时，调压室水位变化。水粘滞系数c=1.175X10-3牛顿.秒/平方米（取水温14C）,P水密度=1X10,千克/立方米，调压室隧洞进口断面面积勺=7.07平方米2。=1.45米/秒，调压室进口长度1000m,调压室出口断面面积”=10.17平方米，调压室断面面积取平均值s。=24平方米，得耶=6.93XIO'?牛顿/千克/=2.88XICT，牛顿/千克.米,。=0.424,0=2.94X10T牛顿.米/千克仲=0.054。将以上数据代人（9）式得：+6.93X107*Q）+2.883X10fQ）=-0.424”'iQ）-2.94X10

8、"rVj（O（11）现设水轮机进水口水流速度在v。（下捋91页）对软件工程的支持程度。配置管理复杂。比如，Rational的ClcarCase,Microsoft的SourceSafe以及传统的PVCS等各大公司的著名产品，这些工具都是应用于本地机或者局域网环境下，不支持基于互联网软件开发方式。而网上软件开发的配置管理不仅重耍而且具有新的特点，并集中体现在协作开发工具的集成环境中。沟通困难。对网上通信与交流手段提出更高的要求。网上的交流不能代替地面上的交流，因此该模式更多的是在充分设计并拆分任务的基础上进行编码工作。尽管如此，协作子系统功能与性能实现的好坏将直接影响整个系统的应用。这

9、就要求应用该模式所设计的协作系统，应该立足于网上协同开发环境与平台的其他部分的高度集成。结语随着网络的进一步普及和发展，基于互联网的软件开发必将实现研以致用，在政府部门、信息服务业和软件开发商中实现巨大的经济和社会效益,进一步推进全社会的信息化发展。出版社。1995.崔宗昆，马骏哲.系统工程学教程M.北京：中国经济出版社，1991.3 刘鲁，刘开胜，奚卫红.一种基于计算机局域网络的群体决策支持系统的设计和实现J.决策与决策支持系统,1996.4 杨鸿奋，莫少东，黎绍发，罗伴其.基于构件技术的互联网地理信息系统的设计方法J.暨南大学学报(自然科学与医学版)，2001,(1).5 关振斌.基于In

10、ternet的城市规划地理信息系统方案设计J.现代计算机,2001,(3).6 宁英，宁健.基于Agent软件工程建设协同工作环境J.工程设计CAD与智能建筑，2001.7 委海华，张丽凤，胡佳.软件质量控制的群体协同工作模型J.计算机工程与应用.2001.8 DaseMaryAnn,TungLaiLai,TurbanEfraim.DistributedGroutSupportSystem：Presentedatthe3rdISDSSConference,HongKong»1995参考文献：1张海藩.软件工程导论M.北京：清华大学责任编辑：彭利云(上接34页)附近有一呈正弦函数的水流变化时，即%Q)=-1.45命湖，代入(11)得通解为：/iQ)=at)e695V°'cosCQ.054/+啊)一2.42弘佥f-1.82X10f粉(12)根据工程实际，初始条