CN116481763A - 一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台及使用方法，针对抽水蓄能电站发电与抽水的不同运行模式，可实现多种不同流量与压力工况下的，上、下水库内部有害流态观测，调压井内部运行状态观测、蓄能机组运行状态观测；针对深邃本站可实现不同运行泵组数量、不同流量、流速下的进水池内部有害流态观测；针对岔管部件实现不同岔管部件外形、不同流量、流速参数下岔管内部流动形态观测及其流固耦合应力观测分析。最终实现抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台的多种运动状态灵活切换，多种物理参数可即时控制，极大地拓展了试验台研究领域并提高了其综合利用价值，实现了试验台较高的学术价值。

Description

一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台及使用方法

技术领域

本发明属于抽水蓄能电站及深邃泵站模型试验领域，具体涉及一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台及使用方法。

背景技术

随着中国对世界的双碳承诺及中国的“3060目标(二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和)”宏图开展，储能技术及其对我国的能源架构安全的贡献已位于突出位置。从现在开始的很长一段时间内，中国开发建设抽水蓄能电站的实际需求愈来愈旺盛，同时其作为现有技术最成熟的大规模储能技术，对我国现代电力系统的安全、我国能源结构转型等重大战略需求具有特别重大意义。

另一方面，现阶段随着中国城镇化建设加速，城市内涝问题、海绵城市建设、环境保护、控制水源污水及预防城市下水系统传播重大转染疾病(如SARS、新型冠状病毒感染等)等重大国民经济领域对深邃泵站建设的强烈需求。深邃泵站这一全新的泵站形式在设计、规划、建设及运行还处于早期发展阶段，中国的深邃泵站建设还处于起步阶段，相关的工程问题及科学问题认识还很不足。因其与传统式泵站在众多方面的不同(如进水池是否封闭、漩涡诱导力不同、池体组合形式等)，传统式泵站的设计理论不再适用。因此，通过试验总结归纳相应的深邃泵站设计理论及规则对其工程实际建设具有重要意义。

第三，水力系统中岔管部件的内部流动、部件应力分布、内部流动能量损失对其所在系统的安全高效运行具有重要意义，但目前岔管部件的水力性能及由水力因素引起的结构应力变化研究还很不足，尤其是相关的第一手实际测量实验数据，这对于工程实际中的岔管几何外形设计具有重要意义，也对具有岔管的水利工程系统的安全高效运行具有重要意义。

本专利试验台几何参数通过参考国内外众多相关工程实际，经过流体力学相似理论严格换算得到，后期也可通过流体力学相似理论在宽泛范围内调整相关各种几何参数，满足不同研究要求。为填补国内抽水蓄能电站联合深邃泵站模型试验台，并可同时研究岔管内部流态的目的，开发一种抽水蓄能电站、深邃泵站泵组并联及数量可调、水利工程三岔管三种运行模型下的，流量、流速、水位可即时调整的综合试验控制观测系统。

此装置的深邃泵站泵组并联及数量可调是指：可通过关闭及开启相应泵组及泵组阀门实现实际参与运行的深邃泵站模型试验泵组数量，最终实现泵组数量、管路流量与流速的不同需求。后期还可通过更换支管路关口数量连接更多泵组数量，实现至少2台泵组并联，或至少两台泵组并联，且第三台泵组与并联泵组其中一台串联的运动工况。流量与流速可调是指：可通过阀门开闭程度及蓄能机组运行转速或深邃泵组运行转速实现管路内流量不同，进而实现流速的不同。水位可调是指：可通过整个系统几何最低点的进出水口实现整个实验系统内的水量大小，再进一步通过实验系统的阀门、机组运行状态调节上下水库内的水位平面。上述几种情形实现了整个试验系统的可控制性。整个试验系统的可观测性是指：通过相关模型壁面上的高强度高透明度亚力克材料实现相机及PIV设备等的对流动现象的拍摄记录及无接触测量。本专利试验系统操作方便，运行灵活，外界因素对试验结果干扰性很低。

发明内容

本发明所为了解决背景技术中存在的技术问题，目的在于提供了一种试验用途，运行状态灵活多变的抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台及使用方法，根据其使用方法可实现多种不同工况的即时调节，特别涉及一种抽水蓄能电站、深邃泵站泵组并联及数量可调、水利工程三岔管三种运行模型下的，流量、流速、水位可即时调整的试验控制观测系统。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：

一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台，所述试验台包括：抽水蓄能电站上水库模型池体和抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体；所述抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体上游靠近上侧设置有一套蓄能机组模型，靠近下侧为两套深邃泵站泵组及其上游的三岔管模型、深邃泵站主管路；所述抽水蓄能电站上水库模型池体下游设置有调压井、抽水蓄能电站高压管路模型和深邃泵站回路分叉管路；

所述抽水蓄能电站上水库模型池体靠近下侧连通深邃泵站回路分叉管路后连接深邃泵站主管路，所述深邃泵站主管路连通三岔管模型，所述三岔管模型连通两套深邃泵站泵组后连通抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体；所述抽水蓄能电站上水库模型池体靠近下侧连通抽水蓄能电站高压管路模型后连通蓄能机组模型，所述调压井安装在抽水蓄能电站高压管路模型水平段；

所述抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体的底部连通有循环管路的一端，所述循环管路的另一端分为第一管路和第二管路，所述第一管路上安装系统循环泵组后，连通抽水蓄能电站上水库模型池体，所述第二管路通过安装上水库下方阀门连通抽水蓄能电站上水库模型池体的底部。

进一步，所述抽水蓄能电站上水库模型池体内安装有上水库内左右及上下双导流栅，并将抽水蓄能电站上水库模型池体分为第一空间和第二空间，所述抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体内安装有下水库内左右及上下双导流栅，并将抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体分为第三空间和第四空间，所述第一管路连通抽水蓄能电站上水库模型池体的第一空间，所述第二管路连通抽水蓄能电站上水库模型池体的第一空间底部；所述循环管路连通第四空间底部。

进一步，所述循环管路靠近抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体的水平段上安装有系统循环回路阀门。

进一步，所述调压井与抽水蓄能电站高压管路模型水平段之间安装有调压井阀门；所述抽水蓄能电站高压管路模型与蓄能机组模型之间安装高压管路阀门，所述深邃泵站泵组与抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体之间安装深邃泵站管路阀门。

进一步，所述抽水蓄能电站上水库模型池体的第二空间接近出水口侧收缩流道形式；在下水库第三空间，蓄能机组模型与深邃泵站泵组的连通口之间设置有水流隔离导流墩，用于将水流分开，蓄能机组模型一侧的模型边壁外形为扩散型。

一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台，，整个试验台加水过程为：整个试验台在管路最低处设置进出水口，在蓄能机组模型尾水管弯肘处最低点，试验台进水时通过此口将经过净水器处理的水添入试验台，此时抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体中水位逐渐升高，待抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体水位到达一定高度时，关闭深邃泵站管路阀门及深邃泵站泵组，开启系统循环回路阀门及系统循环泵组逐渐将抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体中水抽至抽水蓄能电站上水库模型池体，此过程关闭调压井阀门及高压管路阀门，待抽水蓄能电站上水库模型池体和抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体中水量满足相应实验要求时，停止自蓄能机组模型尾水管弯肘处最低点加水，关闭此处阀门，关闭系统循环回路阀门及系统循环泵组，随后可开始不同工况试验。

进一步，所述不同工况试验包括：抽水蓄能工况、深邃泵站工况和三叉管水力性能工况试验。

进一步，所述抽水蓄能工况具体为：开启抽水蓄能电站高压管路模型连接的调压井阀门及高压管路阀门，使抽水蓄能电站上水库模型池体水流流经抽水蓄能电站高压管路模型及蓄能机组模型，最终到达抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体，同时在抽水蓄能电站高压管路模型的水平段安装流量计获得即时流量信息，在蓄能机组模型连接测功机即时测量蓄能机组模型出力情况；此过程中，保持深邃泵站管路阀门关闭，开启系统循环泵组及系统循环回路阀门，通过系统循环泵组连接变频器调节流量，使得系统循环泵组流量与抽水蓄能电站高压管路模型流量相同，此时构成的抽水蓄能工况回路联通完毕，即水流依次通过抽水蓄能电站上水库模型池体、抽水蓄能电站高压管路模型、蓄能机组模型、抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体、循环管路、循环泵组最终返回抽水蓄能电站上水库模型池体；此过程中抽水蓄能电站上水库模型池体和抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体中的水流均通过上水库内左右及上下双导流栅及下水库内左右及上下双导流栅达到平顺水流作用，上水库内左右及上下双导流栅或下水库内左右及上下双导流栅的一层为竖立矩形孔，一层为圆形孔，分别达到左右方向及上下方向平稳水流作用；此外，此过程中抽水蓄能电站高压管路模型及管路运行过程中的压力突变通过调压井调节实现，使得运行过程中压力变化相对平稳；此过程中，可通过预先留置的抽水蓄能电站上水库模型池体两侧及底面的个观测窗口，抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体两侧的个观测窗口，其安装石英玻璃或高透明及高强度亚克力板，进行各类试验现象拍摄及观测工作，上述亚克力材料截面设计为凸台形，凸台与试验台壁面材料进行几何匹配，最终凸台的亚克材料平面与系统壁面内壁高度契合，不影响内部流动。

进一步，所述深邃泵站工况具体为：关闭调压井阀门及高压管路阀门，同时关闭蓄能机组模型，关闭循环回路阀门及循环回路泵组；开启深邃泵站管路阀门及深邃泵站泵组，将抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体中水流送至抽水蓄能电站上水库模型池体中，同时在深邃泵站主管路安装流量测量设备，即时获取流量信息；水流被深邃泵站泵组泵送至抽水蓄能电站上水库模型池体后，开启上水库下方阀门，水流由重力作用通过循环管路流回至抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体中，在经过下水库内左右及上下双导流栅进入抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体，如此完成深邃泵站工况回路联通，即水流通过深邃泵站管路阀门及深邃泵站泵组泵送入，通过深邃泵站主管路、深邃泵站回路分叉管路送至抽水蓄能电站上水库模型池体，再通过上水库下方阀门及循环回路返回抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体，可通过调节上水库下方阀门开度，使得流经循环回路流量与深邃泵站主管路流量相同，使深邃泵站模型试验稳定运行，在深邃泵站试验工况下，蓄能机组模型一侧的下水库边壁外形为扩散型，目的是为得到平稳流态即较慢的流速，使得泵组进流流态更好。

进一步，所述三叉管水力性能工况具体为：关闭调压井阀门及高压管路阀门，同时关闭蓄能机组模型，关闭深邃泵站泵组，关闭上水库下方阀门，开启深邃泵站管路阀门及循环回路泵组，使抽水蓄能电站上水库模型池体水流依次经过深邃泵站回路分叉管路、深邃泵站主管路、三叉管模型及深邃泵站泵组最终进入抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体，随后通过开启系统循环回路阀门及系统循环泵组返回抽水蓄能电站上水库模型池体中，此时完成三叉管水力性能工况试验，即抽水蓄能电站上水库模型池体、深邃泵站回路分叉管路、深邃泵站主管路、三叉管模型、深邃泵站泵组、抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体、循环回路、系统循环泵组到抽水蓄能电站上水库模型池体闭环；此过程中通过调节深邃泵站管路阀门及系统循环回路阀门使得两流量相等，达到不同流量下的三叉管水力性能试验，三叉管可按需求加工为不同材料及几何形状，进行内部流态的相关拍摄测量工作。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明涉及抽水蓄能电站(发电工况、抽水工况下的上、下水库内部有害流态形成机制及工程实际研究)、深邃泵站(多组泵组并联及串并联情形下不同流量及流速条件)进水池内部有害流态及不同几何参数外形的深邃泵站导流墩、岔管部件(内部流动能量损失机理及流固耦合应力分布)组成的综合模型试验台类似科学研究领域，特别涉及一种抽水蓄能电站运行状态及其工况参数可调、深邃泵站泵组运行数量及其工况参数可调、岔管部件内部流动参数可即时调整的综合模型试验台。它包括：抽水蓄能电站上水库模型池体、上水库内左右及上下双导流栅、调压井、调压井阀门、抽水蓄能电站高压管路模型、高压管路阀门、蓄能机组模型、抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体、下水库内左右及上下双导流栅、深邃泵站管路阀门、深邃泵站泵组、三叉管模型、深邃泵站主管路、系统循环泵组、深邃泵站回路分叉管路、系统循环回路阀门及循环管路等。所述综合试验台材料主要包括：无缝不锈钢管单元、不锈钢上下水库模型单元、高透明高强度亚克力观测窗口单元、高透明高强度亚克力岔管单元，所述试验台系统包括：蓄能机组单元、循环泵组单元、深邃泵组单元等，可即时测量不同流量、流速及水位下的上下水库内部流态、岔管内部流态、蓄能机组内部流态、机组及泵组相关外特性参数等多种物理参数。本发明针对抽水蓄能电站发电与抽水的不同运行模式，可实现多种不同流量与压力工况下的，上、下水库内部有害流态观测，调压井内部运行状态观测、蓄能机组运行状态观测；针对深邃本站可实现不同运行泵组数量、不同流量、流速下的进水池内部有害流态观测；针对岔管部件实现不同岔管部件外形、不同流量、流速参数下岔管内部流动形态观测及其流固耦合应力观测分析。最终实现抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台的多种运动状态灵活切换，多种物理参数可即时控制，极大地拓展了试验台研究领域并提高了其综合利用价值，实现了试验台较高的学术价值。

附图说明

图1、抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台整体图；

图2、抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台整体三视图；

图3、蓄能机组及泵组局部细节图；

图4、抽水蓄能电站上水库模型池体图；

图5、抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体图。

附图标记：

1-抽水蓄能电站上水库模型池体；2-上水库内左右及上下双导流栅；3-调压井；4-调压井阀门；5-抽水蓄能电站高压管路模型；6-高压管路阀门；7-蓄能机组模型；8-抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体；9-下水库内左右及上下双导流栅；10-深邃泵站管路阀门；11-深邃泵站泵组；12-三叉管模型；13-深邃泵站主管路；14-系统循环泵组；15-深邃泵站回路分叉管路；16-系统循环回路阀门；17-循环管路；18-上水库下方阀门。

具体实施方式

下面结合实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1：

如图1和图2所示，一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台，所述试验台包括：抽水蓄能电站上水库模型池体1和抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体8；所述抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体8上游靠近上侧设置有一套蓄能机组模型7，靠近下侧为两套深邃泵站泵组11及其上游的三岔管模型12、深邃泵站主管路13；所述抽水蓄能电站上水库模型池体1下游设置有调压井3、抽水蓄能电站高压管路模型5和深邃泵站回路分叉管路15；

所述抽水蓄能电站上水库模型池体1靠近下侧连通深邃泵站回路分叉管路15后连接深邃泵站主管路13，所述深邃泵站主管路13连通三岔管模型12，所述三岔管模型12连通两套深邃泵站泵组11后连通抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体8；所述抽水蓄能电站上水库模型池体1靠近下侧连通抽水蓄能电站高压管路模型5后连通蓄能机组模型7，所述调压井3安装在抽水蓄能电站高压管路模型5水平段；

所述抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体8的底部连通有循环管路17的一端，所述循环管路17的另一端分为第一管路和第二管路，所述第一管路上安装系统循环泵组14后，连通抽水蓄能电站上水库模型池体1，所述第二管路通过安装上水库下方阀门18连通抽水蓄能电站上水库模型池体1的底部。

进一步，所述抽水蓄能电站上水库模型池体1内安装有上水库内左右及上下双导流栅2，并将抽水蓄能电站上水库模型池体1分为第一空间和第二空间，所述抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体8内安装有下水库内左右及上下双导流栅9，并将抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体8分为第三空间和第四空间，所述第一管路连通抽水蓄能电站上水库模型池体1的第一空间，所述第二管路连通抽水蓄能电站上水库模型池体1的第一空间底部；所述循环管路17连通第四空间底部。

进一步，所述循环管路17靠近抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体8的水平段上安装有系统循环回路阀门16。

进一步，所述调压井3与抽水蓄能电站高压管路模型5水平段之间安装有调压井阀门；所述抽水蓄能电站高压管路模型5与蓄能机组模型之间安装高压管路阀门6，所述深邃泵站泵组11与抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体8之间安装深邃泵站管路阀门10。

整个系统加水过程：整个系统在管路最低处设置进出水口，如蓄能机模型7组尾水管弯肘处最低点，系统进水时通过此口将经过净水器处理的水添入系统，此时下水库8中水位逐渐升高，待下水库8水位到达一定高度时，关闭深邃泵站管路阀门10及深邃泵站泵组11，开启系统循环回路阀门16及系统循环泵组14逐渐将下水库8中水抽至上水库1，此过程关闭调压井阀4及高压管路阀门6，待上下水库中水量满足相应实验要求时，停止自蓄能机组模型7尾水管弯肘处最低点加水，关闭此处阀门(图中未画出)，关闭系统循环回路阀门16及系统循环泵组14。随后可开始不同工况试验。

抽水蓄能工况：开启高压管路5连接的阀门4及阀门6，使上水库水流流经高压管路5及蓄能机组7，最终到达下水库8，同时在高压管路5水平段安装流量计(如电磁流量计、超声波流量计等)获得即时流量信息，在蓄能机组7连接测功机即时测量蓄能机组出力情况。此过程中，保持深邃泵站管路阀门10关闭，开启系统循环泵组14及系统循环回路阀门16，通过系统循环泵组14连接变频器(图中未画出)调节流量，使得循环泵组流量14与高压管路5流量相同，此时构成的抽水蓄能工况回路联通完毕，即水流通过上水库1-高压管路5-蓄能机组7-下水库8-循环管路17-循环泵组14最终返回上水库1，此过程中上下水库模型中的水流均通过2及9双层导流栅达到平顺水流作用，双层导流栅一层为竖立矩形孔，一层为圆形孔，分别达到左右方向及上下方向平稳水流作用。此外，此过程中高压管路及管路系统运行过程中的压力突变通过调压井3调节实现，使得系统运行过程中压力变化相对平稳。此过程中，可通过预先留置的上水库模型两侧及底面的6个观测窗口，下水库两侧的4个观测窗口(安装石英玻璃或高透明及高强度亚克力板)进行各类试验现象拍摄及观测工作。上述亚克力材料截面设计为凸台形，凸台与试验台壁面材料进行几何匹配，最终凸台的亚克材料平面与系统壁面内壁高度契合，不影响内部流动。

深邃泵站工况：关闭阀门4及6，同时关闭蓄能机组7，关闭循环回路阀门16及循环回路泵组14。开启深邃泵站管路阀门10及深邃泵站泵组11，将下水库8中水流泵送至上水库1中，同时在深邃泵站主管路13安装流量测量设备，即时获取流量信息。(此处若开启多个泵组，可在不同泵组出口管路处设置流量测量设备，获取不同泵组流量。)水流被深邃泵站泵组11泵送至上水库1后，开启上水库1下方阀门18，水流由重力作用通过循环管路17流回至下水库8中，在经过双层导流栅9进入抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体8，如此完成深邃泵站工况回路联通，即水流通过深邃泵站管路阀门10及深邃泵站泵组泵10送，通过深邃泵站主管路13深邃泵站回路分叉管路15至上水库1，再通过阀门18及循环回路17返回下水库8。可通过调节阀门18开度，使得流经循环回路17流量与深邃泵站主管路13流量相同，使深邃泵站模型试验稳定运行。

三叉管水力性能工况：关闭阀门4及6，同时关闭蓄能机组7，关闭深邃泵站泵组11，关闭阀门18，开启泵组阀门10及循环回路泵组14，使上水库1水流经过深邃泵站回路分叉管路15，深邃泵站主管路13，三叉管模型12及深邃泵站泵组11最终进入下水库8，随后通过开启系统循环回路阀门16及系统循环泵组14返回上水库1中，此时完成三叉管水力性能工况试验，即上水库1-深邃泵站回路分叉管路15-深邃泵站主管路13-三叉管模型12-深邃泵站泵组11-下水库8-系统循环回路阀门16-系统循环泵组14-上水库。此过程中通过调节阀门10及阀门16使得两流量相等，达到不同流量下的三叉管水力性能试验。三叉管12可按需求加工为不同材料及几何形状，进行内部流态的相关拍摄测量工作。

上述三个工况过程变化灵活，流量可控，每个工况对应的物理参数可控可变范围广泛。

图3下水库上游管路，靠近上侧为一套蓄能模型机组7，靠近下侧为两套深邃泵站模型泵组11及其上游的三岔管模型12。三岔管模型12可根据研究需要设计为适合拍摄及测量的几何外形(如边界壁面为平面内部曲面为二维的三岔管几何模型)及物理材料(如高强度高透明亚克力材料)。

图4抽水蓄能电站上水库模型中，蓄能机组模型7一侧管路安装有高压管路阀门6及调压井3模型，调压井3模型为高强度亚克力材料制作，根据需要可安装顶盖。整个系统作为抽水蓄能电站模型试验运行时，可根据压力高低要求，开启高压管路阀门6及调压井3模型，观察调压井3工作过程并通过调压井壁身水位高度判断相应压力高低。因为上水库模型1在抽水蓄能电站模型试验中作为上水库运行，在深邃泵站模型试验中只作为储水模型并无特殊用途，故将上水库模型设计为接近出水口侧收缩流道形式，目的是将水流汇集方便进入各管路，这与抽水蓄能电站工程实际中效果一致。另一方面，也为水流汇集方便进入深邃泵站一侧管路，通过管路自上水库流经三岔管12，最终流回下水库模型内，此过程中可研究岔管相关流动问题，此过程动力全部由重力实现，可通过安装位于管路上的阀门及流量计得到不同流量，进而得到不同流动速度。上述两种试验过程均通过循环泵组14将上水库流至下水库的水泵送回上水库，完成水路循环，泵送回上水库的流量可通过与循环泵组14连接的变频器调节。另一方面，上水库侧壁面具有完全对称的高强度高透明亚克力材料窗口，方便观测并记录水流进入下级管路时相关流动现象，同时，上水库模型靠近出口管路口附近底面一侧设计两处完全对称的高强度高透明亚克力材料窗口，方便通过PIV设备拍摄测量不同水位高度不同流动区域内的流动参数。

抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体8，在蓄能机组模型7与深邃泵站泵组11之间有水流隔离导流墩，用以将两种工况水流分开，同时各管路口之间间距、各管路口与壁面(包括导流墩壁面)间距足够，足够水流互不影响。特别注意的是，蓄能机组7一侧的模型边壁(图5上侧壁面)外形为收缩型，造成收缩流道，这与工程实际中抽水蓄能电站下水库出入水口需汇集水流目的一致。深邃泵站泵组11一侧的模型边壁(图5下侧壁面)外形为上游扩散，接近泵组进口时扩散为最大进流面积，这可以得到稳定的泵组进口流态及较低流速，使得泵组进口具有更好的流态，同样这也与工程实际要求一致。此外，后续根据研究需要，可制作位于两组深邃泵站泵组11入口之间的不同几何特性参数的导流墩模型，并安装于图5所示抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体8两个泵组进口之间，研究不同几何特性参数对于深邃泵站泵组进口导流效果。

上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台，其特征在于，所述试验台包括：抽水蓄能电站上水库模型池体(1)和抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)；所述抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)上游靠近上侧设置有一套蓄能机组模型(7)，靠近下侧为两套深邃泵站泵组(11)及其上游的三岔管模型(12)、深邃泵站主管路(13)；所述抽水蓄能电站上水库模型池体(1)下游设置有调压井(3)、抽水蓄能电站高压管路模型(5)和深邃泵站回路分叉管路(15)；

所述抽水蓄能电站上水库模型池体(1)靠近下侧连通深邃泵站回路分叉管路(15)后连接深邃泵站主管路(13)，所述深邃泵站主管路(13)连通三岔管模型(12)，所述三岔管模型(12)连通两套深邃泵站泵组(11)后连通抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)；所述抽水蓄能电站上水库模型池体(1)靠近下侧连通抽水蓄能电站高压管路模型(5)后连通蓄能机组模型(7)，所述调压井(3)安装在抽水蓄能电站高压管路模型(5)水平段；

所述抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)的底部连通有循环管路(17)的一端，所述循环管路(17)的另一端分为第一管路和第二管路，所述第一管路上安装系统循环泵组(14)后，连通抽水蓄能电站上水库模型池体(1)，所述第二管路通过安装上水库下方阀门(18)连通抽水蓄能电站上水库模型池体(1)的底部。

2.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台，其特征在于，所述抽水蓄能电站上水库模型池体(1)内安装有上水库内左右及上下双导流栅(2)，并将抽水蓄能电站上水库模型池体(1)分为第一空间和第二空间，所述抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)内安装有下水库内左右及上下双导流栅(9)，并将抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)分为第三空间和第四空间，所述第一管路连通抽水蓄能电站上水库模型池体(1)的第一空间，所述第二管路连通抽水蓄能电站上水库模型池体(1)的第一空间底部；所述循环管路(17)连通第四空间底部。

3.根据权利要求2所述的一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台，其特征在于，所述循环管路(17)靠近抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)的水平段上安装有系统循环回路阀门(16)。

4.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台，其特征在于，所述调压井(3)与抽水蓄能电站高压管路模型(5)水平段之间安装有调压井阀门；所述抽水蓄能电站高压管路模型(5)与蓄能机组模型之间安装高压管路阀门(6)，所述深邃泵站泵组(11)与抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)之间安装深邃泵站管路阀门(10)。

5.根据权利要求4所述的一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台，其特征在于，所述抽水蓄能电站上水库模型池体(1)的第二空间接近出水口侧收缩流道形式；在蓄能机组模型(7)与深邃泵站泵组(11)的连通口之间设置有水流隔离导流墩，用于将水流分开，蓄能机组模型(7)一侧的模型边壁外形为扩散形。

6.一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台使用方法，其特征在于，所述试验台加水过程为：整个试验台在管路最低处设置进出水口，在蓄能机组模型(7)尾水管弯肘处最低点，试验台进水时通过此口将经过净水器处理的水添入试验台，此时抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)中水位逐渐升高，待抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)水位到达一定高度时，关闭深邃泵站管路阀门(10)及深邃泵站泵组(11)，开启系统循环回路阀门(16)及系统循环泵组(14)逐渐将抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)中水抽至抽水蓄能电站上水库模型池体(1)，此过程关闭调压井阀门(4)及高压管路阀门(6)，待抽水蓄能电站上水库模型池体(1)和抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)中水量满足相应实验要求时，停止自蓄能机组模型(7)尾水管弯肘处最低点加水，关闭此处阀门，关闭系统循环回路阀门(16)及系统循环泵组(14)，随后可开始不同工况试验。

7.根据权利要求6所述的一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台使用方法，其特征在于，所述不同工况试验包括：抽水蓄能工况、深邃泵站工况和三叉管水力性能工况试验。

8.根据权利要求7所述的一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台使用方法，其特征在于，所述抽水蓄能工况具体为：开启抽水蓄能电站高压管路模型(5)连接的调压井阀门(4)及高压管路阀门(6)，使抽水蓄能电站上水库模型池体(1)水流流经抽水蓄能电站高压管路模型(5)及蓄能机组模型(7)，最终到达抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)，同时在抽水蓄能电站高压管路模型(5)的水平段安装流量计获得即时流量信息，在蓄能机组模型(7)连接测功机即时测量蓄能机组模型(7)出力情况；此过程中，保持深邃泵站管路阀门(10)关闭，开启系统循环泵组(14)及系统循环回路阀门(16)，通过系统循环泵组(14)连接变频器调节流量，使得系统循环泵组(14)流量与抽水蓄能电站高压管路模型(5)流量相同，此时构成的抽水蓄能工况回路联通完毕，即水流依次通过抽水蓄能电站上水库模型池体(1)、抽水蓄能电站高压管路模型(5)、蓄能机组模型(7)、抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)、循环管路(17)、循环泵组(14)最终返回抽水蓄能电站上水库模型池体(1)；此过程中抽水蓄能电站上水库模型池体(1)和抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)中的水流均通过上水库内左右及上下双导流栅(2)及下水库内左右及上下双导流栅(9)达到平顺水流作用，上水库内左右及上下双导流栅(2)或下水库内左右及上下双导流栅(9)的一层为竖立矩形孔，一层为圆形孔，分别达到左右方向及上下方向平稳水流作用；此外，此过程中抽水蓄能电站高压管路模型(5)及管路运行过程中的压力突变通过调压井(3)调节实现，使得运行过程中压力变化相对平稳；此过程中，可通过预先留置的抽水蓄能电站上水库模型池体(1)两侧及底面的6个观测窗口，抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)两侧的4个观测窗口，其安装石英玻璃或高透明及高强度亚克力板，进行各类试验现象拍摄及观测工作，上述亚克力材料截面设计为凸台形，凸台与试验台壁面材料进行几何匹配，最终凸台的亚克材料平面与系统壁面内壁高度契合，不影响内部流动。

9.根据权利要求7所述的一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台使用方法，其特征在于，所述深邃泵站工况具体为：关闭调压井阀门(4)及高压管路阀门(6)，同时关闭蓄能机组模型(7)，关闭循环回路阀门(16)及循环回路泵组(14)；开启深邃泵站管路阀门(10)及深邃泵站泵组(11)，将抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)中水流送至抽水蓄能电站上水库模型池体(1)中，同时在深邃泵站主管路(13)安装流量测量设备，即时获取流量信息；水流被深邃泵站泵组泵(11)送至抽水蓄能电站上水库模型池体(1)后，开启上水库下方阀门(18)，水流由重力作用通过循环管路(17)流回至抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)中，在经过下水库内左右及上下双导流栅(9)进入抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)，如此完成深邃泵站工况回路联通，即水流通过深邃泵站管路阀门(10)及深邃泵站泵组泵(11)送入，通过深邃泵站主管路(13)、深邃泵站回路分叉管路(15)送至抽水蓄能电站上水库模型池体(1)，再通过上水库下方阀门(18)及循环回路(17)返回抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)，可通过调节上水库下方阀门(18)开度，使得流经循环回路(17)流量与深邃泵站主管路(13)流量相同，使深邃泵站模型试验稳定运行，在深邃泵站试验工况下，蓄能机组模型(7)一侧的下水库边壁外形为扩散型。

10.根据权利要求7所述的一种抽水蓄能电站及深邃泵站综合模型试验台使用方法，其特征在于，所述三叉管水力性能工况具体为：关闭调压井阀门(4)及高压管路阀门(6)，同时关闭蓄能机组模型(7)，关闭深邃泵站泵组(11)，关闭上水库下方阀门(18)，开启深邃泵站管路阀门(10)及循环回路泵组(14)，使抽水蓄能电站上水库模型池体(1)水流依次经过深邃泵站回路分叉管路(15)、深邃泵站主管路(13)、三叉管模型(12)及深邃泵站泵组(11)最终进入抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)，随后通过开启系统循环回路阀门(16)及系统循环泵组(16)返回抽水蓄能电站上水库模型池体(1)中，此时完成三叉管水力性能工况试验，即抽水蓄能电站上水库模型池体(1)、深邃泵站回路分叉管路(15)、深邃泵站主管路(13)、三叉管模型(12)、深邃泵站泵组(11)、抽水蓄能电站下水库模型池体兼深邃泵站主池体(8)、循环回路(17)、系统循环泵组(14)到抽水蓄能电站上水库模型池体(1)闭环；此过程中通过调节深邃泵站管路阀门(10)及系统循环回路阀门(16)使得两流量相等，达到不同流量下的三叉管水力性能试验，三叉管(12)可按需求加工为不同材料及几何形状，进行内部流态的相关拍摄测量工作。