上游串联双调压室系统小波动稳定性计算分析.pdf

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1、第37卷第3期人民黄河Vo1．37．No．32015年3月YELL0WRIVERMar．．2015【工程勘测设计】上游串联双调压室系统小波动稳定性计算分析李振轩，鞠小明，陈云良，张玉润(1．四川I大学水利水电学院，四川成都610065；2．国电大渡河大岗山水力发电厂，四川石棉625409)摘要：具有较长引水隧洞的中低水头水电站，需要设置较大断面面积的调压室，受工程地形地质因素影响，建造单一大尺寸的调压室时施工较为困难，采用间隔一定距离的上游串联双调压室系统来代替单一大尺寸的调压室更为合适。结合工程实例，用瞬变流特征线计算方法，研究了串联双调压室系统小波动稳定性的主要影响因素。结果表明：两调压

2、室之间的距离越远，系统需要的总稳定断面面积越大，靠近机组的调压室断面面积对系统小波动稳定性的作用大于远离机组的另一个调压室。关键词：上游串联双调压室；引水系统；小波动稳定性；水电站中图分类号：TV732．5文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000-1379．2015．03．026某水电站位于四川省甘孜州境内，主要建筑物有动为无限小，可使基本微分方程线性化，从而得到波动拦河闸坝、引水隧洞、发电厂房及开关站等。该电站引稳定条件的解析解；⑤水轮机调速器自动运行，永态转水隧洞长约16．5km，钢筋混凝土衬砌，衬后断面直径差系数b=O，电网负载特性系数=O。12．4m，采用一洞两机

3、的布置方式。电站额定水头2小波动稳定计算数学模型124m，单机额定引用流量为267．52m／s。由于引水隧洞超长，设计引用流量较大，水头相对较低，因此需小波动稳定计算采用瞬变流特征线计算方法，数要的调压室托马稳定断面积较大，初步计算的最小稳学模型包括有压引水隧洞、串联调压室、压力钢管、水定断面面积超过1200m。拟建造的调压室位于厂房轮发电机组，其引水系统布置见图1。后山坡的山体内，地表高程为2200—2400m，坡度10。一35。，局部少量崩坡积碎块石土覆盖，岩性主要为茂县群石榴二云片岩夹二云英片岩和长英质变粒岩，围岩类别以Ⅲ类为主，次为Ⅳ类，调压室区域二云片岩岩性较差，强度较低，为较典型

4、的软岩。该电站建造单一大尺寸的调压室时施工较为困难，笔者以上游双调压室串联布置方案为例，研究串联双调压室的断面面图1上游串联双调压室系统布置积及它们之间的距离对电站引水系统小波动稳定性的有压管道水锤的基本方程]：运动方程为影响。++g+=0()1上游双井调压室小波动稳定计算的条件连续方程为水电站小波动稳定性是指机组负荷发生微小变化十一in0c+：0(2)(例如5％额定负荷以内)时，在水轮机调节系统的作,qtaxgax、用下引水系统中的水力参数和机组参数(主要包括机式中：I，为流速；t为时间；为从管段左端起算的距组转速、调压室水位等)能够恢复到原来的稳定运行离；g为重力加速度；日为测压管水头为

5、沿程损失系状态或者能够达到一个新的平衡状态并长时间保持稳数；D为管径；a为水锤波速；为管道中心线与水平面定运行的过程⋯。通过建立引水发电系统的数学模的夹角。型，计算出负荷发生微小变化后的机组转速、调压室水特征方程为位等变化过程J，根据这些参数变化过程的收敛程收稿日期：2014—03_24度，可判断电站引水发电系统的稳定性_4J。基金项目：国家自然科学基金资助项目(51109149)。小波动稳定计算条件可以归纳如下：①机组不作者简介：李振轩(1990一)，男，内蒙古赤峰人，硕士研究生，联网，孤立运行，初始稳态工况带90％额定负荷(纯电研究方向为水电站水力学与动力系统。通信作者：鞠小明(1964

6、一)，男，江苏靖江人，教授，从事水利阻)；②上、下游均为正常发电水位，水轮机水头大致水电教学和科研工作。为额定水头或最小水头；③压力管道取平均糙率；④波E—mail：juxiaoming@163．net·103·人民黄河2015年第3期G：=C一B·Q(3)M=M1·D31PM(20)C一：=C一B·Q(4)O．I=2"rrn(21)其中式中：Q为水轮机过渡状态时引用流量；J为机组总C=+B·Q^一R·IQI·Q^(5)转动惯量；为过渡状态水轮机动力矩；M为发电机C=一B·Q十·Iq1．q(6)阻力矩；：为水轮机单位力矩；'7分别为原型水式中：c分别与t—At时刻的压力水头和流量有轮机与模型

7、水轮机的效率；为过渡状态时水轮机旋关，在t时刻是已知量；B=alga，A为断面面积；、转角速度；n为过渡状态时水轮机转速。Q为所求节点t时刻的水头和流量；、分别为t根据调速器的微分方程组"J，可以写出调速器的一△时刻管段第一1节点处的测压管水头和流量；传递函数：、Q分别为t一时刻管段第i+1节点处的测压管Gfs、：：±!f22、水头和流量；为阻力系数。rdr,s+(+Tdbt)s+b。式中：为调速器缓冲时间常