抽水蓄能调压室水流惯性时间常数允许值确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种抽水蓄能调压室水流惯性时间常数允许值确定方法及装置，方法包括：确定抽水蓄能管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度；获取抽水蓄能的设计水头、导叶初始开度、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间；根据所述设计水头、管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度确定管道断面系数；根据导叶初始开度、确定的管道断面系数、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间确定水流惯性时间常数的允许值。本发明专利技术能够企业都不敢抽水蓄能电站的水流惯性时间常数的允许值，适应于抽水蓄能电站的边界条件，对抽水蓄能电站设计具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
抽水蓄能调压室水流惯性时间常数允许值确定方法及装置
本专利技术涉及调压室，具体的讲是一种抽水蓄能调压室水流惯性时间常数允许值确定方法及装置。
技术介绍
调压室是设置在抽水蓄能电站的有压输水系统上的重要建筑物，根据电站的具体情况可设置在引水系统或尾水系统上。其设置的作用是充分反射输水系统中传播的水击波，以便使水道系统中的水击值控制在合理的范围内。在抽水蓄能电站较长的压力引水系统中设置调压井，可以降低高压水道中的水击压力，保护压力管道不会因为极端条件下产生的水击压力过大而产生破坏。在抽水蓄能电站的尾水系统设置调压室，可以避免在极端工况下水轮机尾水管中负压的产生，以保护电站运行的安全。本质上来说，调压室起到缩短水道系统的作用。目前国内已建的抽水蓄能电站有一半设置了引水调压室，近四分之三数量的电站设置尾水调压室。但是，调压室结构复杂造价昂贵，且施工难度大，只有在必要的情况下才设置。因此，调压室设置条件非常重要。现有技术的调压井设计规范中上游调压室设置条件是针对常规水电站考虑的，但将其应用在抽水蓄能电站是不合适的。首先，抽水蓄能电站水头一般都高于300米，在大波动工况下发生的是一相水击而不是末相水击；其次，抽水蓄能电站的导叶关闭时间也比常规水电站要长。
技术实现思路
为解决现有技术中的上游调压室设置参数确定技术不合理的问题，本专利技术实施例提供了一种抽水蓄能引水调压室水流惯性时间常数确定方法，包括：确定抽水蓄能管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度；获取抽水蓄能的设计水头、导叶初始开度、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间；根据所述设计水头、管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度确定管道断面系数；根据导叶初始开度、确定的管道断面系数、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间确定水流惯性时间常数的允许值。本专利技术实施例中，所述的管道参数包括：管壁材料的弹性模量，管道直径，管道壁厚。本专利技术实施例中，根据管道参数确定抽水蓄能电站管道内的压力波传播速度包括：根据管道参数和下式确定管道内压力波传播速度；a为压力波传播速度，为压力波在水中声速，K为绝热系数，p为气体压强；E为管壁材料的弹性模量；D为管道直径；e为管道壁厚；C1为管道固定方式和泊松比μ有关的系数，C1＝1-μ2，管道液体的速度v0。本专利技术实施例中，根据设计水头、管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度确定管道断面系数包括：根据设计水头、管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度及下式确定管道断面系数；其中，Z为管道断面系数，a为管道内的压力波传播速度，v0为管道内液体的初始速度，g为重力加速度，H0设计水头。本专利技术实施例中，根据导叶初始开度、确定的管道断面系数、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间确定水流惯性时间常数的允许值包括：根据导叶初始开度、确定的管道断面系数、允许的最大压力升高率、导叶关闭时间以及下式确定水流惯性时间常数的允许值；其中，[Tw]水流惯性时间常数的允许值，τ0为导叶初始开度、ρ为确定的管道断面系数、ξmax为允许的最大压力升高率、Ts为导叶关闭时间。同时，本专利技术还提供一种抽水蓄能引水调压室水流惯性时间常数确定装置，包括：速度确定模块，确定抽水蓄能管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度；参数获取模块，用于获取抽水蓄能的设计水头、导叶初始开度、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间；断面系数确定模块，用于根据所述设计水头、管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度确定管道断面系数；时间常数允许值确定模块，用于根据导叶初始开度、确定的管道断面系数、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间确定水流惯性时间常数的允许值。本专利技术实施例中，管道参数包括：管壁材料的弹性模量，管道直径，管道壁厚。本专利技术实施例中，根据管道参数和下式确定抽水蓄能电站管道内的压力波传播速度：a为压力波传播速度，为压力波在水中声速，K为绝热系数，p为气体压强；E为管壁材料的弹性模量；D为管道直径；e为管道壁厚；C1为管道固定方式和泊松比μ有关的系数，C1＝1-μ2，管道液体的速度v0。本专利技术实施例中，断面系数确定模块根据设计水头、管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度及下式确定管道断面系数；其中，Z为管道断面系数，a为管道内的压力波传播速度，v0为管道内液体的初始速度，g为重力加速度，H0设计水头。本专利技术实施例中，时间常数允许值确定模块根据导叶初始开度、确定的管道断面系数、允许的最大压力升高率、导叶关闭时间以及下式确定水流惯性时间常数的允许值；其中，[Tw]水流惯性时间常数的允许值，τ0为导叶初始开度、ρ为确定的管道断面系数、ξmax为允许的最大压力升高率、Ts为导叶关闭时间。同时，本专利技术还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，执行所述计算机程序时实现上述方法确定水流惯性时间常数的允许值。同时，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序，确定水流惯性时间常数的允许值。本专利技术提出针对抽水蓄能电站的水流惯性时间常数确定方法及装置，以适应于抽水蓄能电站的边界条件，对抽水蓄能电站设计具有重要的意义。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术抽水蓄能调压室水流惯性时间常数允许值确定方法流程图；图2为本专利技术实施例中水电站系统示意图；图3为本专利技术实施例中管道内微元体受力情况示意图；图4为本专利技术实施例中管道内微元体受力情况示意图；图5为本专利技术实施例中管道内压力波传播示意图；图6为本专利技术抽水蓄能调压室水流惯性时间常数允许值确定装置的框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。抽水蓄能电站是利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的一种特殊的水电站。它在电网负荷低时将多余电能储存起来，在电网负荷高时再转变为急需的电能。调压室，设置在压力水道上，具有下列功能的建筑物：1.由调压室自由水面(或气垫层)反射水击波，限制水击波进入压力引(尾)水道，以满足机组调节保证的技术要求；2.改善机组在负荷变化时的运行条件及供电质量。上游调压室是指设置在水电站厂房上游压力水道上的调压室。抽水蓄能电站引水发电系统是水(有压管道、调压室、无压隧洞、明渠中的水流)机(可逆式水轮机、调速器)电(发电机、电网)构成的非线性复杂的动力系统，在运行过程中，由于种种原因，正常的和非正常的，不可避免从某一恒定状态转换到另一种恒定状态。这种转换不是瞬时完成，总得有一个过程，该过程就称为抽水蓄能过渡过程。水击，是在有压管道中，液体流速发生急剧变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抽水蓄能电站调压室水流惯性时间常数允许值确定方法，其特征在于，所述的方法包括：根据管道参数确定抽水蓄能电站管道内的压力波传播速度；获取抽水蓄能的设计水头、导叶初始开度、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间；根据管道液体的速度和所述设计水头、管道内的压力波传播速度、确定管道断面系数；根据导叶初始开度、确定的管道断面系数、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间确定水流惯性时间常数的允许值。

【技术特征摘要】
1.一种抽水蓄能电站调压室水流惯性时间常数允许值确定方法，其特征在于，所述的方法包括：根据管道参数确定抽水蓄能电站管道内的压力波传播速度；获取抽水蓄能的设计水头、导叶初始开度、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间；根据管道液体的速度和所述设计水头、管道内的压力波传播速度、确定管道断面系数；根据导叶初始开度、确定的管道断面系数、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间确定水流惯性时间常数的允许值。2.如权利要求1所述的抽水蓄能电站调压室水流惯性时间常数允许值确定方法，其特征在于，所述的管道参数包括：管壁材料的弹性模量，管道直径，管道壁厚。3.如权利要求2所述的抽水蓄能电站调压室水流惯性时间常数允许值确定方法，其特征在于，所述的根据管道参数确定抽水蓄能电站管道内的压力波传播速度包括：根据管道参数和下式确定管道内压力波传播速度；其中，a为压力波传播速度，为压力波在水中声速，K为绝热系数，p为气体压强；E为管壁材料的弹性模量；D为管道直径；e为管道壁厚；C1为管道固定方式和泊松比μ有关的系数。4.如权利要求1所述的抽水蓄能电站调压室水流惯性时间常数允许值确定方法，其特征在于，所述的根据设计水头、管道内的压力波传播速度、管道液体的速度确定管道断面系数包括：根据设计水头、管道内的压力波传播速度、管道液体的速度及下式确定管道断面系数；其中，Z为管道断面系数，a为管道内的压力波传播速度，v0为管道内液体的速度，g为重力加速度，H0设计水头。5.如权利要求1所述的抽水蓄能电站调压室水流惯性时间常数允许值确定方法，其特征在于，所述的根据导叶初始开度、确定的管道断面系数、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间确定水流惯性时间常数的允许值包括：根据导叶初始开度、确定的管道断面系数、允许的最大压力升高率、导叶关闭时间以及下式确定水流惯性时间常数的允许值；其中，[Tw]水流惯性时间常数的允许值，τ0为导叶初始开度、ρ为确定的管道断面系数、ξmax为允许的最大压力升高率、Ts为导叶关闭时间。6.一种抽水蓄能电站调压室水流惯性时间常数允许值确定装置，其特征在于，所述的装置包括：压力波速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩标，王珏，丁景焕，杨静，韩文福，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网新源控股有限公司，国网新源控股有限公司技术中心，
类型：发明
国别省市：北京,11