DL T 5058-1996(条文说明) 水电站调压室设计规范.pdf
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1、p gL 中华人民共和国电力行业标准DL/T 5058 - 1996 水电站调压室设计规范条文说明主编部门:电力工业部华东勘测设计研究院批准部门z中华人民共和国电力工业部1 ria咆片也u.位、科1997北京目次1 总贝。553 调压室的设置条件及位置选择.56 4 调压室的基本布置方式、基本类型及选择.59 5 调压室的水力计算及基本尺寸的确定.61 6 抽水蓄能电站调压室的设计.66 7 调压室的结构设计、构造、观测及运行要求.70 54 1 总则1. o. 1 我国水电站压力水道系统调压室的设计以往参照国外规范进行。为了在今后调压室的设计中积极慎重地推行我国已有的建设经验和当前国内外先进
2、技术,特在总结我国已建的60余座调压室设计、施工、运行、科研工作的基础上制订本规范。编制过程中也参照了国外的调压室规范和工程实例。1. o. 2 抽水蓄能电站的调压室与常规水电站的调压室在运行工况上有较大差别,而近年来我国修建的这种电站数目逐年增加。因此,本规范中结合国内外设计抽水蓄能电站调压室的经验专列一章。小型水电站在设计方面的要求可较大、中型水电站有所不同。因此,小型水电站的调压室设计可参照执行本规范。1.0.3 本条阐明调压室的总的设计要求。1. o. 4 本条指出应协调一致的同级有关标准、规范的名称。55 3 调压室的设置条件及位置选择3. 1 调压童的设置条件3.1. 1 设置调压
3、室的目的在于z限制水击波进入压力引水(或尾水道,减小压力管道(或尾水管及水轮机的水击压力F改善机组的运行条件及供电质量。因此,最终压力水道中是否需要设置调压室,要根据电站的压力水道系统布置及压力水道浩线的地形、地质条件,机组运行参数,由压力水道系统与机组联合的调节保证计算成果结合机组最大速率升高和蜗壳最大压力升高(或下降的限值及电站运行稳定性综合比较最后确定。3.1. 2 根据我国已建电站的设计、运行经验及国外有关规范与资料的分析论证,说明以压力水道的水流惯性时间常数TwTw, Tw取2缸,作为设置上游调压室的初步判别条件是可行的。湖电站机组容量3,5万kW,占系统比重小于10%,Tw达4.3
4、s, 不设调压室,运行一直正常。图3.1. 2是根据美国垦务局和田纳西流域管理局使用的Tw,T.与调速性能关系图按我国法定计量单位绘制的。由该图可看出机组的调速性能与Tw及T.有关。根据我国统计资料,一般大、中型机组的加速时间常数T,值多为710s,据此从图3.1. 2可看出,在Tw为24s范围内,均属调速性能良好的区域。我国援助阿尔巴尼亚的菲尔泽电站机组容量412.5万kW,Hp=l18m,L =754m, Tw达3s,电站容量在系统中占50%,T.值达10.36s, 未设调压室,运行正常。国外设置调压室的初步判据见表1.3.1.3 根据我国现行的水力发电厂机电设计技术规范规定,压力尾水道上
5、设置下游调压室的条件,可按机组丢弃全部负荷时,尾水管内的最大真空度不大于8m水头的要求决定。按混流式机56 组极限(末相)水击计算公式反推,可得Lw=(2一的K豆2V响( 8一在一H.)。因高水头电站值一般较小,即使按低水头极限水击的上限考虑,约为o.5。为安全计取O.5,并取水流压力脉动和流速不均匀分布修正系数K=0.7,则Lw 5T. 8 Vj ) 帽1x- I w v.,。l- 2g I 表1圈外设置调压鑫条件的初步判揭资料名称设置调压室判刑式ILvKH,独立运行就电站比重大于50%电网容量,K=1620,比重不大于10%20%, K可达50就更大T.,誓,几36sILv45H 1.前苏
6、联1970水电规范2.1980年版古宾水力发电站章料一文资一里本德日一乔和一大国一拿法一加-m- aO币,结T . 3 Ss 5,美国垦务局和田纳西流就管理局使用的调遮住能判揭图阁3,1. 2) 曾分析过国内外长压力尾水道抽水蓄能电站不设下游调压室的工程实例,如奥美浓电站,尾水道长度764m,因吸出高度H,为一79.5m,用式(3.1.3-1)近似判断,仍属不设下游调压室之列,与实际情况相符。各地大气压力,随海拔高程而异,在机电设计技术规范与过去许多资料中,都把Sm水头作为控制尾水管真空度的下限,这在低海拔地区是适合的。对于高海拔地区,大气压力较低,应作高程修正,用8一元代替Sm值。3.2 调
7、压室的位置选择-3. 2. 1 从调节保证计算角度考虑,调压室位置越靠近厂房,越能57 减少压力管道及机组所承受的水击压力,越有利于机组稳定运行。但实际常受地形、地质及压力水道布置等因素的限制,与厂房之间仍需保持一定的距离。因此应根据实际条件进行综合技术经济比较后确定。3.2.4 为了水力联系密切,副调压室宜靠近主调压室。58 4 调压室的基本布置方式、基本类型及选择4, 0.1 本条为调压室的基本布置方式z(1)上游调压室,在长压力引水道中多采用这种方式(2)下游调压室,当压力尾水道较长时,需设置尾水调压室。(3)上、下游双调压室系统,在厂房上、下游都有较长的压力水道,在厂房的上、下游均设置
8、调压室,而成上、下游双调压室系统。(4)上游双调压室系统,一般用于电厂扩建,原有调压室容积不够而需增设副调压室时。除此以外,如有必要可采用两条引水道合用一个调压室,或两座竖井共用一个上室等型式。4.0.2 本条为调压室的基本类型z(1)(2)简单式与阻抗式的区别t以阻抗孔的尺寸大小区分,当阻抗孔或连接管的断面面积小于调压室处压力水道断面面积的称阻扰式,不小于压力水道断面面积的称简单式。(3)水室式z过去称为双室式,实际工程中采用坚井与上室组合的较多,而完全用双室的实例较少,故改为水室式。上、下室可与竖井分别组合。上室可以是有溢流埋或无溢流堪两种型式。(4)溢流式s专指调压室顶部设有溢流埋世水的
9、型式,不包括有溢流堪的水室式与有溢流堪升管的差动式。(5)差动式2一般由带溢流魄的升管、大室和阻抗孔组成。升管可设在大室内,亦可与大室相邻分开设置,阻抗孔可设在大室与升管之间,亦可设在大室底部与压力水道直接相连。(6)气垫式2这是一种将自由水面与大气隔开的调压室,室内水面气压高于大气压力,水面波动时,气体体积与压力亦随之变化。4.0.3 根据工程实际情况,亦可取两种或两种以上基本类型调压59 室型式的特点组合成混合型调压室。我国采用混合型调压室的有z古田二级龙亭电站的差动溢流式,鲁布革电站的差动上室式等。4.0.4 本条为选择调压室型式时,应遵守的基本原则。各种型式的调压室都有其特定的适用条件
10、及优缺点,需结合工程规模、运行要求及地形、地质条件等,进行技术经济比较,合理选择。在选型时应注意各种调压室的基本特点:(1)简单式调压室结构最简单,反射水击波效果最好,但波动衰减慢,常需较大的容积,没有连接管时水头损失较大。通常用于下游调压室或低水头、小容量的电站。(2)阻抗式调压室具有容积小、波动衰减较快、结构简单等优点。当孔口尺寸选择恰当时,可做到不恶化压力水道受力条件的效果。适用范围较广。(3)水室式调压室的上室供丢弃负荷时储水用,下室供增加负荷时补给水量用。这种调压室所需的容积最小,适用于高水头,水位变幅较大的电站。(4)溢流式调压室当丢弃负荷时,调压室内的水位迅速上升,到达溢流埋顶后
11、就开始溢流,具有水位披幅小及衰减快的优点。但须设置排泄水道以溢弃水量。适用于在调压室附近可经济安全地布置泄水道的电站。(5)差动式调压室具有溢流和阻抗调压室的优点,不论常规或抽水蓄能电站都可以采用,这种调压室所需要的容积小,反射水击条件好,水位波动衰减快,但结构较复杂。(6)气垫式调压室目前我国尚未采用,适用于水头高,地形、地质条件好的地下式水电站,水头越高,经济性越好。这种调压室的布置比较灵活,可以靠近厂房,调压室内的压缩空气大大削减了水位被动的幅度,有利于反射水击波,减少水击压力,对电站运行有利。但其缺点是需要较大的调压室稳定断面和容积,对地质条件要求较高,还需配备空气压缩机以定期对空气室
12、充气。60 5 调压室的水力计算及基本尺寸的确定s. 1 调压室的稳定断面面积s. 1. 1 调压室水位发生波动时,所需要的稳定断面面积,用托马准则进行计算,几十年来,为国内外许多调压室设计者所遵循。托马公式是以孤立电站小波动的稳定性确定断面面积的。因为小搅动的稳定性如得不到保证,则大波动必然不能衰减、收傲。近年来,随着电力系统容量的增大和电器装置的完善,国内外均有一些电站,在设计中考虑系统或调速器的作用等而采用了小于托马条件的调压室断面面积。因此在本规范中规定了稳定断面面积按托马公式计算,在有足够论证时,可以采用小于托马准则计算的断面面积。托马公式的形式,现在常见的有以下几种z(1) A,一
13、LA1th一2gCHo一儿。一3hwm)(2) A,h = ,咱、LA12gl在)(Ho - hwo - 3hwm) (3) A,h = ,吨LA1 2gl a在)Ho一hwo是一3hwmLA, (4) A由J 2ga( Ho - hwo - 3hwm 去)式中Vo一一调压室底部压力水道的流速,m/s。鉴于托马公式有许多近似假定,不同的结构布置型式亦有不同的影响。本条中采用了上面第二种形式是偏于安全的。在计算水头损失时,压力引水道宜用最小糙率,压力管道可61 用平均糙率,以策安全。计算水头损失时,取用的计算流量应与Ho值相对应。s. 1. 2 尾水管后的延伸段是指尾水管出口至下游调压室之间的压
14、力水道。延伸段对提高水轮机效率可能有利,但在稳定断面面积的计算中可以不予考虑。s.1. 3 上、下游均设有调压室,在负荷变化时,上、下游调压室波动方向相反,产生波动振帽的不利叠加。因此,各自所需的稳定断面面积较单独设置调压室时大,且彼此影响。设计时尚需复核共振问题,当上、下游调压室的计算参数及稳定断面面积相近时尤应注意。上游压力水道上设有双调压室的稳定断面面积之和,较单设一个调压室所需的稳定面面积为大,副调压室越靠近主调压室,主、副调压室面积之和越接近单独设置的调压室,反之则相差越多。气垫式调压室的水面波幅会显著地影响压力波动,是一个较复杂的计算问题。因此,需要较大的气体体积,应根据具体情况结
15、合水击进行分析计算。其他特殊型式的布置,应根据具体布置和运行情况进行论证分析。s.2 调压室的涌波计算s. 2. 1 水击主要对压力管道影响较大,对调压室的涌波影响较小,阻抗式和差动式调压室在阻抗孔尺寸选择恰当时,水击对涌波影响也不大。故在调压室的涌波计算时,可不计水击的影响。对于气垫式调压室,则水击波与气态方程和水面波动之间的影响较显著,故应与管道水击联合分析计算。s.2.2 s.2.3 此两条规定了调压室最高、最低涌波水位的计算工况。(1)关于丢弃负荷调压室涌波水位的计算情况z鉴于特大洪水时输电线路全部中断的可能性是存在的,为了安全与运行留有62 余地,本条规定需按水库校核洪水位时全部机组
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- DL 5058 1996 条文 说明 水电站 调压 设计规范
