調(diào)壓室(井)水位變化與水輪機進口流速變化關(guān)系的探討.docx

1、2005年第I期萍鄉(xiāng)高等?？茖W(xué)校學(xué)報2005JournalofPingxiangCollegeNO.4調(diào)壓室（井）水位變化與水輪機進口流速變化關(guān)系的探討顏雪萍I黃清蘭之（1.簿鄉(xiāng)市水利水電勘泰設(shè)計院2.萍鄉(xiāng)高等專科學(xué)校，江西萍鄉(xiāng)337000）摘要：本文與實際工程相結(jié)合，從教學(xué)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(guān)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(shè)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(guān)系.二、基本假設(shè)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(xué)定律建立的幾個方程（一）輸水管水流的運動學(xué)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(xué)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(xué)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(wù)+律知+靜。洗+瓷g=+坤。）pLs。%當(dāng)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(shè)dQ）=%+RiQ）,ho）=如+血設(shè)）（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(yīng)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(dāng)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(shè)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(shè)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。現(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(shè)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(fù)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(yīng)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(shè)計并拆分任務(wù)的基礎(chǔ)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(yīng)用。這

9、就要求應(yīng)用該模式所設(shè)計的協(xié)作系統(tǒng)，應(yīng)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(jié)語隨著網(wǎng)絡(luò)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(wù)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(xué)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(luò)的群體決策支持系統(tǒng)的設(shè)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(gòu)件技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的設(shè)計方法J.暨南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版)，2001,(1).5 關(guān)振斌.基于In

10、ternet的城市規(guī)劃地理信息系統(tǒng)方案設(shè)計J.現(xiàn)代計算機,2001,(3).6 寧英，寧健.基于Agent軟件工程建設(shè)協(xié)同工作環(huán)境J.工程設(shè)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(yīng)用.2001.8 DaseMaryAnn,TungLaiLai,TurbanEfraim.DistributedGroutSupportSystem：Presentedatthe3rdISDSSConference,HongKong»1995參考文獻：1張海藩.軟件工程導(dǎo)論M.北京：清華大學(xué)責(zé)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