水电站调压室结构制造技术

本发明专利技术公开了水电站调压室结构，它具有公知的调压室结构，即在引水道（３）上设有井筒（２），其特征在于在井筒（２）内侧壁且水位（４）以上位置设有上阻抗（１），或在井筒（２）内侧壁与引水道（３）的衔接处设有下阻抗（５），在井筒（２）内侧壁且水位（４）以上位置设有上阻抗（１）。本发明专利技术的优越之处在于：１．能充分反射水击波。２．节省工程投资。３．改善机组负荷变化时的运行条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水电站过渡过程
，具体为水电站引水发电系统中的调压室结构。
技术介绍
为了改善水击现象，常在水电站的有压引水道与压力管道的衔接处建造调压室。调压室利用扩大的断面和自由水面反射水击波，将有压引水系统分成两段上游段为有压引水隧洞，调压室使隧洞基本上避免了水击压力的影响；下游段为压力管道，由于长度缩短，从而降低了压力管道中的水击值，改善了机组的运行条件。调压室的功用可归纳为以下三点1、反射水击波。基本上避免(或减小)压力管道中的水击波进入有压引水道。2、缩短压力管道长度。从而减小压力管道及厂房过流部分中的水击压力。3、改善机组在负荷变化时的运行条件及系统的供电质量。对调压室的研究可追溯到欧洲早期学者雷曼(Rateau)、盖登(Gaden)、福兰克(Frandk)等对调压室理论建立所做出的贡献，其中约翰逊(Johnoson)专利技术了差动式调压室。目前使用的调压室结构型式有简单式、阻抗式、水室式、溢流式、差动式和气垫式，或由这几种组合而成的混合式调压室。阻抗式调压室是采用较多的一种调压室型式，由于底部附加阻抗的存在，与简单式相比，调压室内水体波动幅度小，衰减快，正常运行时水头损失小，但对水击波的反射较差。阻抗式调压室阻抗孔的大小，原则上以能充分反射水击波为宜，否则将不能充分反射水击波，使引水隧洞受到水击的影响。但通常存在这样的问题一方面，为了充分反射水击波，需要将阻抗孔设置的大一些，但这使得调压室内的水位升高值较大，引起有压引水道及压力管道的内水压力设计值增大，从而增加了工程投资；另一方面，为了减小最高涌浪，降低有压引水道及压力管道的内水压力设计值，节省工程投资，则需要将阻抗孔设置的小一些，但这又使得调压室不能充分反射水击波。如果调压室能在充分反射水击波的同时，又能有效地降低水位波动幅度，则这样的调压室将是十分理想的。(三)
技术实现思路
鉴于现有阻抗式调压室存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种既能充分反射水击波、又能有效减小调压室内水位波动上升值的水电站调压室结构。为了实现上述目的，本专利技术依据了下述的技术方案。水电站调压室结构，具有公知的调压室结构，即在引水道上设有井筒，其特征在于在井筒内侧壁且水位以上位置设有上阻抗。本专利技术的再一种结构是在井筒内侧壁与引水道的衔接处设有下阻抗，在井筒内侧壁且水位以上位置设有上阻抗。本专利技术的又一种结构是在引水道与井筒之间设置连接管将两者贯通，在井筒顶部设有溢流堰，在井筒内侧壁且水位与溢流堰之间设有上阻抗。本专利技术的进一步的结构是在井筒的下部设置突出井筒侧壁的下室，并与井筒相连，在井筒的上部设置突出井筒侧壁的上室，并与井筒相连，在井筒内侧壁且水位以上位置设有上阻抗。本专利技术的优越之处在于1、能充分反射水击波。通过合理地设置下阻抗的大小，能够使水击波在调压室处得到充分反射。2、节省工程投资。引水隧洞与压力管道的最大内水压设计值受最高涌浪控制，这一点基本上是所有大流量、长引水隧洞的共有特点。调压室能降够低最高涌浪水位，抬高最低涌浪水位，减小引水隧洞与压力管道的最大内水压设计值，从而节省了引水隧洞与压力管道的工程投资，若再加上由于调压室内最高水位的降低与最低水位的抬高所减小的调压室开挖与衬砌工程量，节省的投资将更为可观。3、改善机组负荷变化时的运行条件。能够有效减小调压室内的水位波动幅度，使水体波动快速衰减并趋于稳定，在丢弃部分负荷的情况下，避免了机组在水位长时间、大幅度波动的情况下反复进行调节，从而改善机组在负荷发生变化时的运行条件。附图说明图1为本专利技术设有上阻抗的简单式调压室结构示意图。图2为本专利技术设有上、下阻抗的阻抗式调压室结构示意图。图3为本专利技术设有上阻抗的溢流式调压室结构示意图。图4为本专利技术设有上阻抗的水室式调压室结构示意图。图中1是上阻抗，2是井筒，3是引水道，4是水位，5是下阻抗，6是溢流堰，7是连接管，8是上室，9是下室。具体实施方式水电站调压室结构，具有公知的调压室结构，即在引水道3上设有井筒2，其特征在于在井筒2内侧壁且水位4以上位置设有上阻抗1，请参见附图1。本专利技术的再一种结构是在井筒2内侧壁与引水道3的衔接处设有下阻抗5，在井筒2内侧壁且水位4以上位置设有上阻抗1，参见附图2。本专利技术的又一种结构是在引水道3与井筒2之间设置连接管7将两者贯通，在井筒2顶部设有溢流堰6，在井筒2内侧壁且水位4与溢流堰6之间设有上阻抗1，参见附图3。本专利技术的进一步的结构是在井筒2的下部设置突出井筒侧壁的下室9并与井筒2相连，在井筒的上部设置突出井筒侧壁的上室8并与井筒2相连，在井筒2内侧壁且水位4以上位置设有上阻抗1参见附图4。简单式调压室的特点是自上而下具有相同的断面，结构型式简单，反射水击波效果好，但在正常运行时隧洞与调压室的连接处水头损失较大，当流量变化进隧洞与调压室中水位波动的振幅较大，衰减较慢，所需的调压室的容积较大，一般多用于低水头或小流量的水电站。将简单式调压室的底部，用断面较小的短管或孔口与隧洞和压力管道连接起来，即为阻抗式调压室。由于进出调压室的水流在阻抗孔口处消耗了一部分能量，所以水位波动振幅减小了，衰减加快，所需的调压室容积小于简单式，正常运行时水位损失较小。但由于阻抗的存在，水击波不能完全反射，隧洞中可能受到水击的影响，设计时必须选择合适的阻抗。溢流式调压室顶部有溢流堰。当丢弃负荷时，水位开始迅速上升，达到溢流堰后开始溢流，限制了水位的进一步抬高，有利于机组的稳定运行，溢出的水量，可以设上室加以储存，也可以排至下游。水室式调压室是由一个断面较小的竖井和上下两个断面扩大的储水室组成。当丢弃负荷时，竖井中的水位迅速上升，一旦进入断面较大的上室，水位上长的速度便立即缓慢下来；增加负荷时，水位迅速下降至下室，并由下室补充不足的水量，因而限制了水位的下降，故同样的能量，可存储于较小的容积之中，所以这种调压室的容积比较小，适用于水头较高和水库工作深度较大的水电站。通过计算和设计，合理地设置上阻抗孔的大小与高程、下阻抗的大小，可以较好地满足充分反射水击波与有效地减小调压室内水位上升值的要求。其原理如下在正常运行时，调压井内的水位处于上阻抗以下适当距离，当水轮机的引用流量迅速减小并发生水击时，由于水击波的产生与衰减时间(一般小于11秒)与调压室内的水体波动周期(一般为200到400秒)相比，其时间十分短暂，当水击波开始衰减并趋于零时，调压室内的水位尚未达到上阻抗孔的位置，从而上阻抗孔对水击波的反射不构成影响，通过合理地设计下阻抗孔口的大小，可以使水击波在调压室处得到充分反射，满足充分反射水击波的要求。当水击波衰减并趋于零后，调压室内的水位继续上升，达到上阻抗位置，此时上阻抗对水流开始起阻抗作用，由于上阻抗和下阻抗的联合作用，会使得水位波动上升值得到有效减小。通过设置上阻抗，使简单式、阻抗式、溢流式及水室式调压室的水力学性能得到显著提高，与原有的简单式、阻抗式、溢流式及水室式调压室相比，在大流量、长引水隧洞系统中有着独特的技术优势。可根据实际工程需要，采取其中一种结构型式。权利要求1.水电站调压室结构，具有公知的调压室结构，即在引水道(3)上设有井筒(2)，其特征在于在井筒(2)内侧壁且水位(4)以上位置设有上阻抗(1)。2.如权利要求1所述的水电站调压室本文档来自技高网...

【技术保护点】
水电站调压室结构，具有公知的调压室结构，即在引水道（３）上设有井筒（２），其特征在于在井筒（２）内侧壁且水位（４）以上位置设有上阻抗（１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昊，马跃先，王利卿，杨天平，焦瑞峰，雷运，
申请(专利权)人：吴昊，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]