CN110219288A - 一种双阻抗式调压室 - Google Patents

Abstract

本发明在常规的调压室的基础上，设置双阻抗调压室，通过设置第一连接管和第二连接管，使水流通过第一、第二连接管时产生水头损失，削弱了水击能量；尤其在第一连接管和第二连接管之间设置第三连接管，既实现了水体的连通，也通过管道的连接实现了局部能量损耗，提高了调压室的工作性能。

Description

一种双阻抗式调压室

技术领域

本发明涉及水利工程用调压装置，具体涉及一种双阻抗式调压室。

背景技术

压力管道是水电站引水用的管道形式，由于其采用有压管流，因此，也被称为压力管道，压力管道在使用过程中，往往只承受水压力，此压力较小，但是当水电站突然负荷减小，甚至全甩负荷时，由于引水流量突然终止，此时压力管道会产生巨大的水击压力，即水击现象，水击压力与压力管道的长度有关，对于特殊的压力管道形式，水击压力甚至会压坏压力管道，引起水电站设备的瘫痪。

水击现象最早是在德国海姆巴赫水电站发现。D.托马对此进行了研究，并于1910年提出了著名的调压室波动的衰减条件。调压室的设置在于极大的较小了水击压力，避免了为克服水击压力而引起的压力管道增厚增强，从而引起水电站建设成本的非线性增加。

调压室是设置在压力水道上具有下列功能的建筑物：1）由调压室自由水面（或气垫层）反射水击波，限制水击波进入压力引水道，以满足机组调节保证的技术要求，2）改善机组在负荷变化时的运行条件及供电质量。

对于调压室而言，水电站正常运行时，若调压室水位发生变化，会引起水轮机水头的变化,但电力系统要求出力保持固定,因此通过水轮机的流量必须跟着变化。这样反过来又激发调压室水位的波动。这种互相激发的作用，可能使调压室的波动逐渐增大。设计调压室时，应避免产生这种现象使波动渐趋稳定，即波动的振幅应随时间而衰减。

阻抗式调压室是将圆筒式调压室的底部，用较小断面的短管或用较小孔口的隔板与隧洞及压力管道连接起来，这种孔口或隔板相当于局部阻力，即为阻抗式调压室。由于进出调压室的水流在阻抗孔口处消耗了一部分能量，所以水位波动振幅减小，衰减加快，因而所需调压室的体积小于简单式调压室，正常运行时水头损失小。由于单个阻抗产生时，压力容易不稳，对调压室的设计要求较高，且对于水击压力较大的水电站管道，单个阻抗不宜快速平稳压力，调节性能差。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提供一种双阻抗式调压室，通过设置双阻抗，提高了调压室的调压性能。

本发明提供一种双阻抗式调压室，该调压室位于水电站厂房上游的压力管道上，压力管道引水以实现水电站的发电，所述调压室包括第一连接管、第二连接管和竖井，所述第一连接管、第二连接管与压力管道连接，所述第一连接管、第二连接管的管径小于所述压力管道的管径，从而在压力管道水流进入调压室时形成局部阻力，形成阻抗式调压室结构，所述第一连接管、第二连接管上部均连接竖井，所述第一连接管与第二连接管之间水平连接第三连接管，所述第三连接管管径为所述第一连接管、所述第二连接管的管径的平均值的一半。

作为优选，所述第一连接管、第二连接管、第三连接管与竖井均为钢筋混凝土结构。

作为优选，所述第一连接管、第二连接管的管径相同。

本发明的工作原理为：

对于双阻抗的调压室结构而言，当机组丢弃全部负荷时，水轮机的流量变为零,压力水管中发生水击现象，水流将随之停止流动，此时压力管道中的水流由于惯性作用仍继续流向调压室，使调压室水位升高，压力管道始末两端的水位差随之减小，流速也逐渐减慢。由于设置连接管，使得引水系统与调压室连接处的水流进行了束窄，增加了水流的耗能机理，对于双阻抗的调压室而言，在压力管道上设置两个连接管，两个连接管进水均会导致水头损失，由于两个连接管之间设置第三连接管，且第三连接管的管径小于第一、第二连接管，会导致在三个连接管之间水体流通时，继续形成阻抗，进一步耗减能量；当然，当水体进一步上升超过第三连接管时，由于管道连接的设置，会导致局部水头损失，消耗能量；进而当调压室的水位达到水库水位时，水流由于惯性作用仍继续流向调压室，使调压室水位继续升高；

由于惯性理论和连通器理论可知，水流不会突然静止，当调压室的水位大于水库水位时，水流由于惯性作用仍继续流向调压室，使调压室水位继续升高，直至压力管道内的流速减小到零为止，此时调压室水位达到最高点。由于这时调压室的水位高于水库水位，在压力管道的始末又形成了新的水位差，所以水流反向水库流去，调压室中水位开始下降。当调压室水位下降到水库水位时，水流由于惯性作用继续流向水库，调压室水位还继续下降，直至压力管道内的流速减小到零为止，此时调压室水位降到最低点。

上述惯性引起的水流作用由于在竖井和第一连接管、第二连接管和第三连接管之间进行流动，由于不同断面的束窄作用，引起能量的耗减，这对于消弱水击压力是有益的，伴随着压力管道中水流的往返运动，调压室的水位也就上下波动。由于引水道存在摩阻，运动水体的能量会被不断消耗，波动也就逐渐衰减，最后波动停止，调压室水位就稳定在水库水位。水电站增加负荷时，调压室水位波动与丢弃负荷时相反。当机组的负荷发生小的变化时，也会引起调压室的水位产生类似的波动。

通过上述分析可知，设置双阻抗的调压室，其不仅仅是调压室的串联，而且第一、第二连接管之间设置第三连接管，由于束窄作用，增强了能量的消耗。

本发明的优点在于：

在常规的调压室的基础上，设置双阻抗调压室，通过设置第一连接管和第二连接管，使水流通过第一、第二连接管时产生水头损失，削弱了水击能量；尤其在第一连接管和第二连接管之间设置第三连接管，既实现了水体的连通，也通过管道的连接实现了局部能量损耗，提高了调压室的工作性能。

附图说明：

图1为双阻抗调压室结构示意图；

图2为双阻抗调压室立体示意图。

具体实施方式：以下针对说明书附图内容，对本发明限定的结构，进行具体的解释说明。

本发明提供一种双阻抗式调压室，该调压室位于水电站厂房上游的压力管道1上，压力管道1引水以实现水电站的发电，所述调压室包括第一连接管2、第二连接管3和竖井5，所述第一连接管2、第二连接管3与压力管道1连接，所述第一连接管2、第二连接管3的管径小于所述压力管道1的管径，从而在压力管道1水流进入调压室时形成局部阻力，形成阻抗式调压室结构，所述第一连接管2、第二连接管3上部均连接竖井5，所述第一连接管2与第二连接管3之间水平连接第三连接管4，所述第三连接管4管径为所述第一连接管2、所述第二连接管3的管径的平均值的一半。

作为优选，所述第一连接管2、第二连接管3、第三连接管4与竖井5均为钢筋混凝土结构。

作为优选，所述第一连接管2、第二连接管3的管径相同。

建造时，对于压力管道1预留两个开口，并在开口处绑扎连接管2钢筋，所述连接管2设置为两个，且连接钢管2钢筋与压力管道中的钢筋焊接固定，在连接管2的钢筋骨架上通过定位装置绑扎形成所述主室3的钢筋骨架，所述连接管2的轴心处各设置一个定位杆，通过两个定位杆定准所述竖井5的钢筋骨架位置，所述两个连接管2的钢筋骨架之间绑扎形成第三连接管4的钢筋骨架，所述第三连接管4的钢筋骨架与第一连接管2和第三连接管3的钢筋骨架焊接，但可以保证所述第一连接管2、第二连接管3和第三连接管4之间形成相互连通的空间，之后立模板浇筑混凝土，并养护至设计强度，所述模板均为拼接式内外模板，分别固定在所述第一连接管2、第二连接管3、第三连接管4和竖井5的内外两侧，浇筑完成后养护至设计强度即可。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.一种双阻抗式调压室，该调压室位于水电站厂房上游的压力管道上，压力管道引水以实现水电站的发电，所述调压室包括第一连接管、第二连接管和竖井，所述第一连接管、第二连接管与压力管道连接，所述第一连接管、第二连接管的管径小于所述压力管道的管径，从而在压力管道水流进入调压室时形成局部阻力，形成阻抗式调压室结构，所述第一连接管、第二连接管上部均连接竖井，所述第一连接管与第二连接管之间水平连接第三连接管，所述第三连接管管径为所述第一连接管、所述第二连接管的管径的平均值的一半。

2.如权利要求1所述的一种水电站用双竖井调压室，其特征在于：所述第一连接管、第二连接管、第三连接管与竖井均为钢筋混凝土结构。

3.如权利要求1所述的一种水电站用双竖井调压室，其特征在于：所述第一连接管、第二连接管的管径相同。

4.如权利要求1-3所述的一种水电站用双竖井调压室，其特征在于：对于压力管道预留两个开口，并在开口处绑扎连接管钢筋，所述连接管设置为两个，且连接钢管钢筋与压力管道中的钢筋焊接固定，在连接管的钢筋骨架上通过定位装置绑扎形成所述主室的钢筋骨架，所述连接管的轴心处各设置一个定位杆，通过两个定位杆定准所述竖井的钢筋骨架位置，所述两个连接管的钢筋骨架之间绑扎形成第三连接管4的钢筋骨架，所述第三连接管的钢筋骨架与第一连接管和第三连接管的钢筋骨架焊接，但可以保证所述第一连接管、第二连接管和第三连接管之间形成相互连通的空间，之后立模板浇筑混凝土，并养护至设计强度，所述模板均为拼接式内外模板，分别固定在所述第一连接管、第二连接管、第三连接管和竖井的内外两侧，浇筑完成后养护至设计强度即可。