調(diào)壓井課程設(shè)計(jì)

/水電站課程設(shè)計(jì)計(jì)算書目錄TＯC\o”1—3”\h＼ｚ\uHYPＥRＬＩNK\l＂_Ｔoc３４2636１32＂一、設(shè)計(jì)課題 PAGEREF_Toｃ3４２636132＼h3ＨYＰERＬINK\l”_Ｔoc3426３613３＂二、設(shè)計(jì)資料及要求 ＰAＧEREF_Toc34263６133\h3ＨYPERLＩNK\l＂_Toｃ３42６３６134"１、設(shè)計(jì)資料見《課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書、任務(wù)書》 PＡGEREF_Ｔoc342６36１34＼h3HYPＥＲＬINK\ｌ”_Toc34２６３６１35”2、設(shè)計(jì)要求?PＡGＥRＥF_Toｃ3４263６135\h3ＨYＰERLＩＮK三、調(diào)壓井穩(wěn)定斷面的計(jì)算 PAＧEREF＿Tｏc342636136\h3HYPERLINＫ＼l"_Toc３42６３6137”1、引水道的水頭損失計(jì)算?ＰＡGERＥＦ_Toc３4２63613７＼h3HYPＥRＬINK(1）局部水頭損失計(jì)算 ＰAＧＥＲEF_Toc342636138＼h3HYPEＲＬINＫ（2)沿程水頭損失計(jì)算 PAGEREF_Ｔoc342636１39\h4HＹＰERLＩＮK\l”＿Ｔｏｃ3４26361４0"２、引水道的等效斷面面積計(jì)算 ＰAGEREF＿Toc34２６３6１40\h6ＨYＰERLＩNK\l"＿Toｃ34２６3６１4１"３、調(diào)壓井穩(wěn)定斷面計(jì)算?PAGERＥF_Toc3４263614１＼h７HＹＰERLINK\l”_Toc34２６３６142”四、調(diào)壓井水位波動計(jì)算 ＰAGEREF＿Toc34２6３6142\h8HYＰＥRLINK\l＂_Tｏｃ342６36１4３”１、最高涌波水位計(jì)算?PAGEREＦ_Toｃ3４263614３\h８ＨYＰERLINK\l＂＿Toc34２６3６１４４＂１)、當(dāng)丟棄負(fù)荷:３0000～0kｗ時,采用數(shù)解法 PＡGEREＦ_Toc342６３61４4\h8HYPERLINK\l”_Toc3426３６145"2)、當(dāng)丟棄負(fù)荷為45000~1500０時，采用圖解法： PAGEREＦ＿Toc342636１4５\h9_Ｔoc3426３６147"1）丟棄負(fù)荷度為３０0００——0KW時（數(shù)解法)?PAGERＥF_Toc3４263６1４7\ｈ10HYPERＬＩNK\ｌ＂＿Toｃ３4２636１48"2）增加負(fù)荷度為300００45000KW時（兩種方法） PAGEＲＥＦ_Toc３42636１４8\h1１HYＰERLIＮK\l＂_Toｃ342６3614９”五．調(diào)節(jié)保證計(jì)算 PAGEREF＿Toc342636１49\h1３ＨYＰERLINK＼ｌ”_Toc34２6３6150"１、檢驗(yàn)正常工作情況下的水擊壓力?PAGEＲEF＿Ｔｏc3４2６3６1５0\h1３HYPERLINＫ\l"_Ｔｏｃ342636151”2、檢驗(yàn)相對轉(zhuǎn)速升高是否滿足規(guī)范要求?PＡGERＥＦ_Toc342６36151\ｈ1６HYＰERLＩNK附圖2:增加負(fù)荷時調(diào)壓井水位波動圖 PAGERＥF_Toｃ3４2６36１55\h１７?一、設(shè)計(jì)課題：水電站有壓引水系統(tǒng)水力計(jì)算.二、設(shè)計(jì)資料及要求1、設(shè)計(jì)資料見《課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書、任務(wù)書》；２、設(shè)計(jì)要求:（1）對整個引水系統(tǒng)進(jìn)行水頭損失計(jì)算；（2）進(jìn)行調(diào)壓井水力計(jì)算求穩(wěn)定斷面；（3)確定調(diào)壓井波動振幅，包括最高涌波水位和最低涌波水位；（4）進(jìn)行機(jī)組調(diào)節(jié)保證計(jì)算,檢驗(yàn)正常工作狀況下水擊壓力、轉(zhuǎn)速相對值升高是否滿足規(guī)范要求。三、調(diào)壓井穩(wěn)定斷面的計(jì)算1、引水道的水頭損失計(jì)算(1）局部水頭損失計(jì)算表局部水頭損失采用如下公式計(jì)算:表1局部水頭損失計(jì)算表欄號引水建筑物部位及運(yùn)行工況斷面面積（)局部水頭損失系數(shù)局部水頭損失(m）合計(jì)（m）１進(jìn)水口攔污柵６1。280.１２１.６３０．3072進(jìn)口喇叭段2９．７60．10５．763閘門井2４.０00．2０17．7２4漸變段2３。8８０.０54。475隧洞進(jìn)口平面轉(zhuǎn)彎２3.7６0.076。330。203６末端錐管段19.630.１０１3。24７調(diào)壓井正常運(yùn)行19.６30.1013．242。２04８增一臺負(fù)荷,從調(diào)壓井流入管道19。631.5０198。6１9壓力引水管道上水平段平面轉(zhuǎn)彎19。6３０.045。304。4６7１０下水平段平面轉(zhuǎn)彎9.0８0。0849。51１1斜井頂部立面轉(zhuǎn)彎19.63０。0911．9２12斜井底部立面轉(zhuǎn)彎9．０8０．0９５5．６913錐管9．080.0849。5１1４三臺機(jī)滿發(fā)１叉管１9.630。30３9．７２１５三臺機(jī)滿發(fā)2叉管1９。63０。4559．５8１6一臺機(jī)滿發(fā)1叉管19．６30.2735.7517一臺機(jī)滿發(fā)2叉管1９.6３0．２735。７518蝴蝶閥9.０８0。1４86.64本表計(jì)算中Q＝１0２m3/s，g=9。8m／s（2)沿程水頭損失ｈ程計(jì)算表沿程水頭損失采用如下公式計(jì)算：表2沿程水頭損失計(jì)算表欄號引水道部位過水?dāng)嗝婷娣eＷ(）濕周(m）水力半徑R（m）引水道長（m)ｈ程(m）合計(jì)(m)1進(jìn)水口喇叭口進(jìn)水段２9。７621。981.3５40６。04５２2。6590.0072閘門井段24.00２0．00１.20005．676２4。13４0.013３漸變段23。８81８。６4１。２８111０.0126０３．39０0．0224隧洞D=５.5M段2３．７617.2８1．3756469.６5４3７24.60。8155錐形洞段21。6516。49１。3１25５.0７423。１540.01１6調(diào)壓井前管段１9.６315.７11。25０010.9８２11６1.590.03771號叉管19．6315.７11.２5０03５。7468881.180。1098１－2號叉管１9.6３15。7１1．2500２9.２15６29６.010.040９2號叉管19．6315。７１1。250０12．２323５70.7０。０04１０錐管段13.8513.1９1.050０３。971939２。7１0。00３1１D=3.４段9．0８10.680。850021.25320１07。1０.056其中欄1、2、3、4、5、6、7的流量Q為10２m３查規(guī)范和資料得到糙率n,進(jìn)水口取０．013,隧洞取最小值0.012,壓力管道取最大值0。01３調(diào)壓井前引水道的水頭損失壓力管道的水頭損失（壓力管道長度為11３。3ｍ，較長不計(jì)局部水頭損失)整個引水系統(tǒng)的水頭損失2、引水道的等效斷面面積計(jì)算其中Ｌ為調(diào)壓井前引水道的長度L＝攔污柵長度＋喇叭口進(jìn)口段長度+閘門井段長度＋漸變段長度+(Ｄ＝5.5M洞段長度）＋錐形洞段長度+調(diào)壓井前管段長度=4。1+6．0+５。6+1０。０+469.6+5。0+10。9８=51１。２8ｍ欄號引水道部位過水?dāng)嗝妫妫?m２)Li（m）（1)攔污柵61.28４.１0．067(2）喇叭口進(jìn)水段29。7６6.0０。20２（3）閘門井段2４.00５．60。23３(４)漸變段2３．８81０。00．４１9(5)D＝５．5m23。７6469.6１9。７6４(6)錐形洞段２１.６5５.00.231（7)調(diào)壓井前管段1９。６3１０。９8０.５59計(jì)算表?引水道的等效斷面面積:m２3、調(diào)壓井穩(wěn)定斷面計(jì)算為使求得的穩(wěn)定斷面滿足各種運(yùn)行工況的要求,上游取死水位，下游取正常尾水位情況計(jì)算凈水頭H0＝上游死水位—下游正常尾水位=1082.０－１028.5＝53。５m：引水道水頭損失,大小為1。415hwＴ0:壓力管道沿程水頭損失，大小為0。２1２m＝53。5-1。415-3×0。２12＝5１。４4９ｍ當(dāng)三臺機(jī)組滿出力時,保證波動穩(wěn)定所需的最小斷面：=k其中K的取值為１．0~1．1,為引水道總阻力系數(shù)D=5．5m＝＝取k=１．０則保證穩(wěn)定所需要的最小斷面為:四、調(diào)壓井水位波動計(jì)算１、最高涌波水位計(jì)算（１）當(dāng)丟棄負(fù)荷：300０0~0kｗ時,采用數(shù)解法當(dāng)上游為校核洪水位1097.3５m,下游為相應(yīng)的尾水位104１．３２ｍ，電站丟棄兩臺機(jī)時，若丟荷幅度為30000-—0KW，則流量為63。6——0ｍ3Ｌ-—－————－-—-－—--—-—－——為引水道的長度為511。28mf———-－-—－——－－－—-－－－—－—引水道等效斷面面積v0—--———－-——－-－-－－-－--—-——－－—－——-－－--－-——－—－引水道水流流速v0==ｍ／ｓF-—-－-————-—-—－-——————調(diào)壓井穩(wěn)定斷面為156。46——-－-——-－-－-—-—-—-－引水道水頭損失(=） g－-－——－－--—－－——-－－-－－-取9.８m/s2（1．６3＋5.７6+17.72＋４。47+６.33+1３.24）×10-6×６3。6×63.6＝0。20m=（452２.６59+7６24．1３4+1２603.390+54３724。6+742３。154+21161。５９)×0．012×0。012×63．6×63。６×１０-6＝０．34８m==0。２0+０。348=０.５４8m查書本P150圖10-4得，則=0.10╳5１.6＋１09７．35＝１11２。51m（2）當(dāng)丟棄負(fù)荷為４5０00～15０0０kw時，采用圖解法:當(dāng)上游為校核洪水位10９7。35m，下游為相應(yīng)的尾水位１041.3２m，電站丟棄兩臺機(jī)組時,若丟荷幅度為45０0０——15000KW，則流量為96．5-—31．０m31、以橫軸表示引水道流速v,以圓點(diǎn)向左為正(水流向調(diào)壓室),向右為負(fù)；以縱軸表示水位z，以向上為正，向下為負(fù),橫軸相當(dāng)于靜水２、作輔助線曲線①引水道水頭損失曲線：,Ｃ==＝87。８８2=０。23２②繪制曲線α計(jì)算時段取值范圍為,的取值范圍為3．9—4．6選取=4ｓ=，當(dāng)丟棄負(fù)荷為45000kｗ~1５０00kw時,流量96。5～31.0，流速4．05～1．30m/s。==0.２0＝0.１52×4-0．20×4=0.608—0。8③繪制曲線=０。０77()采用maｔlａb編程計(jì)算后畫圖，源代碼如下:v（１）=4.０5-０。０77*(0。6０8＊4.05-0。8）z(１）=－0。232＊４．05＊4．05＋０.６08＊４.０5-0．８fori＝1:29dz（i)＝0.6０8*v(i）-0。8dv（i)=0．０77*（（-1）*z(i)-０．23２＊v（i）*v(ｉ）)v(i+１）＝v（ｉ)+dv（i）z（i+1）=z（i）＋dz（i)endr（1,:)=ｚｒ(2,:）＝vr=r'其中，v(i)為流速矩陣，z（i）為水位壅高矩陣，ｄz（i)為水位壅高增量矩陣，ｄｖ(i）為流速矩陣增量矩陣，v(1）為第一時段末的水的流速，z（１）為第一時段末調(diào)壓井內(nèi)水位的壅高，第二個以后時段的水位及流速如下表所示。V（m/s）Z(ｍ)△V△Z３。8850-2.１430—0。1０4６１．５62１3．7804－０．5809－0。21061。４98５3。56９80．91７6-０．2９８31。３70４３.27152。2880-0.３６741．1８９１2.９0４13。４７７1-0.4１84０.96５72.485７4。４42８-０.452５0.7１1３２。03335。１541—0.４707０。４3621.562５5.5903-0．47410。150０1。0885５．7４04由表可知，最大壅高水位在5.５9m~5.７4ｍ之間,線性內(nèi)插得最大壅高水位為5.67(圖紙見附圖1)。Zmax=１097。35+5.67=110２、最低涌波水位:(1）丟棄負(fù)荷度為３０00０-—0KW時(數(shù)解法)當(dāng)上游為死水位，下游為正常尾水位時，若電站丟棄全負(fù)荷時（３000０～０，流量變化為6７。5—0)，因調(diào)壓室水位達(dá)到最高水位時，水位開始下降，此時隧洞中的水流朝著水庫方向流動，水從調(diào)壓室流向進(jìn)水口,因此水頭損失應(yīng)變?yōu)樨?fù)值,水位到達(dá)最低值稱為第二振幅.，=２．８35m/s(1.63+5.７６＋17。7２+4。４7＋６。３3+13。24）×10—６×67．5×6７。5=0.２２0m=(45２２.6５9+76２4。13４＋12603。３９０+543７2４.6+７４23.1５4＋21161。5９)×0。012×0。0１2×６７。5×67。5×10-6=0.３91m=＝0．２2０+0。391=0．６１１m=0.０12查書本P150圖10－4得=0．08，則=0.０8×(-52。2１）=-4．177mZmin＝１０82－4.１7７＝1077．823(2)增加負(fù)荷度為30000—－－-45000ＫW時(兩種方法）當(dāng)上游為死水位,下游為正常尾水位,增荷幅度為300０0~45000ＫＷ,流量變化由6８.５~1０2．5,流速２.88～4。3m／s。數(shù)解法ｍ=６8.5／102。5＝０.668（1.63＋5。7６+１7．７２＋4。47+6。３３+1３。24)×１0—６×１02．5×１02.5＝0。516m=（4５22．659+7624。13４+１260３.３90＋543724。6＋7４２３．１54＋2１１６1。５9）×0.012×0.012×１02。５×102.5×10—6=0．902m=＝０.51６+0．９0２=1．41８ｍ?＝)=３。4３5調(diào)壓井的最低水位為10８2-4。871=１077．１29圖解法增加負(fù)荷時的圖解法與丟棄負(fù)荷的圖解法類似，同樣選擇坐標(biāo)系，繪出①、引水道水頭損失曲線:,Ｃ＝==8７．88２=0。2３2②、繪出曲線；則計(jì)算時段取值范圍為取,的取值范圍為3。9-４．6選取=4s又=,當(dāng)增加負(fù)荷為３00００～４500０ｋw時，流量68.5～1０2。5m3／ｓ。＝＝0．６55=０.1５2×４—0.655×4＝０。６０８-2．62③、繪制曲線=０。077(）Matlaｂ編寫程序：v(1）＝２。８８z（1）=—0。２32＊2.８8＊２。88fori=1：2９ｄｚ(ｉ）=0.60８＊v(i）－2.62dｖ（i）=０.077*(（—1）＊z（i）—0。2３２*ｖ（i）*v（i))v（i+1)=ｖ(i）+dv(i)z(i+１)＝z（i）+dz(i)eｎdv=v’z＝z＇r(：,1）=vr（:，2)＝ｚ計(jì)算結(jié)果如下表V（m/ｓ)Z(m）△V△Z2。９4６—２．７９３0。0599-０．8２83３．00６9-3.6２150.117３0．79183。１242—4.41340.16５5—０.72０53.２8９７—５。13３90.２020－0。６1993。4917-5.75370。2２５2—０.49７1３.7169－6。2508０．2３45—0．36013。９514-6。６10９0．2301-0.２１7５4.１815—6.82８50.２134-0.０776４．3９5０－6．906１最大下降水位在－6．8３m～-６．90ｍ之間,采用線性內(nèi)插法，得到最大下降水位為６．8７m。Ｚ五．調(diào)節(jié)保證計(jì)算1、檢驗(yàn)正常工作情況下的水擊壓力相應(yīng)的正常工作情況下的正常蓄水位為1092．0米,相應(yīng)的尾水位為１02８。5米，則：,由所給資料可知：正常工作情況下的正常蓄水位為10９2．0米,相應(yīng)的尾水位為１028。5米,三臺機(jī)滿發(fā)電,通過水輪機(jī)的流量為96。９,于是：起始的流速９６。9/23.８０8=４．07m，水錘波速：上式中為水的體積彈性模量，一般為２