調(diào)壓室(井)水位變化與水輪機進口流速變化關系的探討.docx

1、2005年第I期萍鄉(xiāng)高等專科學校學報2005JournalofPingxiangCollegeNO.4調(diào)壓室（井）水位變化與水輪機進口流速變化關系的探討顏雪萍I黃清蘭之（1.簿鄉(xiāng)市水利水電勘泰設計院2.萍鄉(xiāng)高等?？茖W校，江西萍鄉(xiāng)337000）摘要：本文與實際工程相結合，從教學角度探討水力發(fā)電站水輪機進口流速變化時，調(diào)壓室（井）水位變化。關鍵詞：調(diào)壓井$水力發(fā)電：振蕩；齊次方程；水位變化調(diào)壓井示意圖收稿日期：2005-09-25作者簡介：成雪萍（1970）.男，江西萍鄉(xiāng)人.工程師，研究方向：水利工程設計.一、基本原理在水電綜合供電網(wǎng)中水電站通常起看調(diào)節(jié)用電負荷突然變化的作用，當負荷需求突然上升時

2、要立即增加輸送的水量.以增加發(fā)電晨，當需求下降時又要使水流很快慢下來，減少發(fā)電量，于是輸水管的水流速度常會出現(xiàn)突然的變化。又由于水基本上是不可壓縮的，管道本身的彈性又很微小，致使水的高壓波沿輸水管傳播，稱為“水擊作用”，它可能破壞管道。為避免這種水擊作用，在輸水管的水流進入水輪機前先建筑一個調(diào)壓室（井）。當負荷需求較低，水輪機需要的水量較少時，調(diào)壓室（井）貯存大最的水，水位較高，當負荷需求突然變大時就可以用井中的水來潢足水輪機對水魚的需求，避免輸送管道中水流速度發(fā)生突然大變化。對于調(diào)壓室（井）最高、最低水位計算，調(diào)壓室（井）容積計算有專門規(guī)程規(guī)范，不做探討，本文主要探討的是水輪機進口流速變化時

3、，調(diào)壓室（井）水位如何改變，并分析水位變化過程與各個參數(shù)之間的關系.二、基本假設輸水管道長乙，截面面積占，與地面（水平面）夾角們水流速度兩端壓強分別為0和A,調(diào)壓室（井）水位",截面面積s。,水輪機進口流速V（t）t出口管截面面積$2,水的密度為P（以上各量除已標明時間的函數(shù)外，都是常數(shù)）基本假定：（1）水庫庫水位不變,忽略隧洞流速水頭。（2）水與輸水管均無彈性，單位長度管壁對水流的阻力與水流速度的平方成正比，比例常數(shù)為。（即粘滯系數(shù)）,并忽略調(diào)壓室（井）水的慣性與摩阻。（3）不考慮調(diào)壓室（井）以下鋼管水擊的影響。三、利用力學定律建立的幾個方程（一）輸水管水流的運動學方程作用在水流運

4、動方向的力有：輸水管兩端壓強差形成的壓力Si（A時,水流自fipLsxgsinO.管壁對水流的阻力cL（f）,按照牛頓第二定律可以寫出：pLsi竅=“（P】Pz）+pLslgsin0cWQ）(1)（二）調(diào)壓室（井）靜力學方程因為調(diào)壓室（井）進水口在底部，調(diào)壓室（井）水重形成底部與頂部壓力之差sm-sop。,于是靜力學方程為SqPzSopo=psSQ）g（po為調(diào)壓室水面壓強）（2）(3)（三）調(diào)壓室（井）流景平衡方程根據(jù)守恒定律，調(diào)壓室（井）進出水最之差等于室（井）內(nèi)水最的變化，即有=PS。孑從（）（3）式中消去Pt和可得：務+律知+靜。洗+瓷g=+坤。）pLs。%當5心<4）式是一個非

5、線性方程，我們主要討論vQ）在穩(wěn)定狀態(tài)。附近有微小變化時，頃）在穩(wěn)定狀態(tài)h°附近的變化。首先，在（4）式中令頃）=加（常數(shù)）和v（0=%（常數(shù)）得到：(5)Ao=M業(yè)+LsinO一空詭PgPgs；再設dQ）=%+RiQ）,ho）=如+血設）（6）其中£很小，將（6）代入（4）式并略去/的項可得四竺些如=_曳也一dtz十ps也十ss°dt(7)P$o睥(8)那么（7）式可得:h”】Q）+陽1。）+&】。）=一W0叫（£）（9）式對應的齊次方程的通解為：i（O=%廠處0$3+供），其中s=Jka，%、是任意常數(shù)。當K>%時，后Q）呈現(xiàn)振蕩。由（

6、8）式振蕩條件可表為：初；>c2Lsslvl（10）因粘滯系數(shù)c很小并不大,在條件（10）下形成衰減很慢的振蕩，又因s0>sl9L較大故k很小Q很小，振蕩周期較長，這是工程上不允許的，可以采用阻抗式調(diào)壓室（井），阻抗孔口處消耗了一部分能置，所以水位波動振幅減小了。四、工程實例珥湖電站屬麻山河水電規(guī)劃中的第六座梯級電站，電站壩址控制流域面積165.03平方公里,設計水頭50m,裝機容量4000/2臺，單機裝機容最為2000如入簞機引用流量為5.12"3/s，調(diào)壓室設在離廠房約36S的張坑小河中，為阻抗、溢流式調(diào)壓室，調(diào)壓室進口隧洞洞徑為3，出口洞徑為3.60?，F(xiàn)計算：水輪機

7、全部丟棄負荷時，即水輪機進口流速由變化至0時，調(diào)壓室水位變化。水粘滯系數(shù)c=1.175X10-3牛頓.秒/平方米（取水溫14C）,P水密度=1X10,千克/立方米，調(diào)壓室隧洞進口斷面面積勺=7.07平方米2。=1.45米/秒，調(diào)壓室進口長度1000m,調(diào)壓室出口斷面面積”=10.17平方米，調(diào)壓室斷面面積取平均值s。=24平方米，得耶=6.93XIO'?牛頓/千克/=2.88XICT，牛頓/千克.米,。=0.424,0=2.94X10T牛頓.米/千克仲=0.054。將以上數(shù)據(jù)代人（9）式得：+6.93X107*Q）+2.883X10fQ）=-0.424”'iQ）-2.94X10

8、"rVj（O（11）現(xiàn)設水輪機進水口水流速度在v。（下捋91頁）對軟件工程的支持程度。配置管理復雜。比如，Rational的ClcarCase,Microsoft的SourceSafe以及傳統(tǒng)的PVCS等各大公司的著名產(chǎn)品，這些工具都是應用于本地機或者局域網(wǎng)環(huán)境下，不支持基于互聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)方式。而網(wǎng)上軟件開發(fā)的配置管理不僅重耍而且具有新的特點，并集中體現(xiàn)在協(xié)作開發(fā)工具的集成環(huán)境中。溝通困難。對網(wǎng)上通信與交流手段提出更高的要求。網(wǎng)上的交流不能代替地面上的交流，因此該模式更多的是在充分設計并拆分任務的基礎上進行編碼工作。盡管如此，協(xié)作子系統(tǒng)功能與性能實現(xiàn)的好壞將直接影響整個系統(tǒng)的應用。這

9、就要求應用該模式所設計的協(xié)作系統(tǒng)，應該立足于網(wǎng)上協(xié)同開發(fā)環(huán)境與平臺的其他部分的高度集成。結語隨著網(wǎng)絡的進一步普及和發(fā)展，基于互聯(lián)網(wǎng)的軟件開發(fā)必將實現(xiàn)研以致用，在政府部門、信息服務業(yè)和軟件開發(fā)商中實現(xiàn)巨大的經(jīng)濟和社會效益,進一步推進全社會的信息化發(fā)展。出版社。1995.崔宗昆，馬駿哲.系統(tǒng)工程學教程M.北京：中國經(jīng)濟出版社，1991.3 劉魯，劉開勝，奚衛(wèi)紅.一種基于計算機局域網(wǎng)絡的群體決策支持系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)J.決策與決策支持系統(tǒng),1996.4 楊鴻奮，莫少東，黎紹發(fā)，羅伴其.基于構件技術的互聯(lián)網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的設計方法J.暨南大學學報(自然科學與醫(yī)學版)，2001,(1).5 關振斌.基于In

10、ternet的城市規(guī)劃地理信息系統(tǒng)方案設計J.現(xiàn)代計算機,2001,(3).6 寧英，寧健.基于Agent軟件工程建設協(xié)同工作環(huán)境J.工程設計CAD與智能建筑，2001.7 委海華，張麗鳳，胡佳.軟件質(zhì)量控制的群體協(xié)同工作模型J.計算機工程與應用.2001.8 DaseMaryAnn,TungLaiLai,TurbanEfraim.DistributedGroutSupportSystem：Presentedatthe3rdISDSSConference,HongKong»1995參考文獻：1張海藩.軟件工程導論M.北京：清華大學責任編輯：彭利云(上接34頁)附近有一呈正弦函數(shù)的水流變化時，即%Q)=-1.45命湖，代入(11)得通解為：/iQ)=at)e695V°'cosCQ.054/+啊)一2.42弘僉f-1.82X10f粉(12)根據(jù)工程實際，初始條