CN210507344U - 一种水电站用串联式调压室 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水电站用串联式调压室，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，其特征在于：该调压室包括三个以上的调压室单元，所述调压室单元均包括连接管和竖井，所述连接管的一端与所述压力管道连接，所述连接管的另一端与竖井连接，所述相邻设置的竖井之间通过连接筒连接，所述连接筒与所述竖井之间形成水体联通的容器，从而形成串联的调压室结构，不同的连接筒所处的高程均不相同，且不同的连接筒管径均不相同。本实用新型可以根据需要进行增减，这样可以设置具有不同调节性能的调压室形式，对于串联的调压室之间的距离也可以根据需要进行调整，从而提高调压室的调节性能。

Description

一种水电站用串联式调压室

技术领域

本实用新型涉及水利工程用调压装置，具体涉及一种水电站用串联式调压室。

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。

一般的调压室结构往往单独设置，这种调压室设置的好处在于成本较小，便于建造，但是对于有较高调压要求的水电站而言，往往难以达到调压效果或者需要一直增加调压室断面。因此，有必要针对现有的调压室结构，设计一种串联形联合工作的调压室结构。

发明内容

本实用新型针对现有技术的问题，提供一种水电站用串联式调压室，通过设置串联形式，提高了调压室的调压性能。

本实用新型提供一种水电站用串联式调压室，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，其特征在于：该调压室包括三个以上的调压室单元，所述调压室单元均包括连接管和竖井，所述连接管的一端与所述压力管道连接，所述连接管的另一端与竖井连接，所述相邻设置的竖井之间通过连接筒连接，所述连接筒与所述竖井之间形成水体联通的容器，从而形成串联的调压室结构，不同的连接筒所处的高程均不相同，且不同的连接筒管径均不相同。

作为优选，所述连接管、竖井、连接筒均为钢筋混凝土结构。

作为优选，所述连接管的直径为压力管道的一半。位于上游的连接筒直径大于位于下游的连接筒直径，位于上游的连接筒高程低于位于下游的连接筒高程。

本实用新型的工作原理为：

对于串联的调压室结构而言，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，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，此时由于设置串联市的调压室，导致调压室的断面实际上增加了，储存水体的能力得到增强，此外，设置连接筒，在水流通过连接筒时，水流进行了束窄，增加了能量的消耗；对于多个串联式调压室而言，其中的水体相互连通，增加了调压稳定性，由于设置连接筒，提高了耗能效果。

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串联的调压室和连接筒之间进行流动，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，设置带有串联的调压室，调压室的断面实际上等于串联的调压室断面的和，且水流在串联的调压室之间流通，由于束窄作用，增强了能量的消耗。

本实用新型的优点在于：

（1）在常规的调压室的基础上，将调压室串联，增加了调压室断面，提高了调压性能，由于水击惯性引起的水流作用调压室和连接筒之间流通，由于不同断面的束窄作用，引起能量的耗减，减小了水击压力，利于调压室的调压和稳压工作；

（2）根据上下游水力学关系，分别设置高程和截面积不等的连接筒，利用这些连接筒的断面变化和高程变化，实现上下游的调压竖井的联通，较常规的连接筒而言，其阻尼耗能效果更为明显；

（3）串联式调压室可以根据需要进行增减，这样可以设置具有不同调节性能的调压室形式，对于串联的调压室之间的距离也可以根据需要进行调整，从而提高调压室的调节性能。这种串联式调压室结构简单，便于建造施工，相比于增加调压室断面而言，工程性价比更高，调节性能更强，有利于在水电站工程中进行推广应用。

附图说明：

图1为串联式调压室结构示意图；

图2为串联式调压室的立体示意图。

具体实施方式：以下针对说明书附图内容，对本实用新型限定的结构，进行具体的解释说明。

本实用新型提供一种水电站用串联式调压室，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，其特征在于：该调压室包括三个以上的调压室单元，所述调压室单元均包括连接管2和竖井3，所述连接管2的一端与所述压力管道1连接，所述连接管2的另一端与竖井3连接，所述相邻设置的竖井3之间通过连接筒4连接，所述连接筒4与所述竖井3之间形成水体联通的容器，从而形成串联的调压室结构，不同的连接筒4所处的高程均不相同，且不同的连接筒4管径均不相同。

作为优选，所述连接管2、竖井3、连接筒4均为钢筋混凝土结构。

作为优选，所述连接管2的直径为压力管道1的一半。

作为优选，位于上游的连接筒4直径大于位于下游的连接筒4直径，位于上游的连接筒4高程低于位于下游的连接筒4高程。

从图中可以看出，左边为上游，右边为下游。

建造时，对于压力管道1预留三个以上开口，并在开口处绑扎连接管2钢筋，所述连接管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竖井3钢筋骨架，为保证所述连接管2、竖井3的圆心在同一轴线上，在所述连接管2、竖井3的圆心轴线上放置定位杆，所述定位杆起定位作用，通过定位杆来定位所述所述连接管2和竖井3的钢筋骨架，从而形成整体的连接固定的钢筋骨架，之后在所述竖井3的钢筋骨架上焊接连接筒4的钢筋骨架，所述连接筒4的钢筋挂架与所述竖井3的钢筋骨架需要形成连通的空间，即所述连接筒内的空间，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，分别固定在所述连接管2、竖井3、连接筒4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实用新型的优选实施方式，本实用新型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，本实用新型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)

1.一种水电站用串联式调压室，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，其特征在于：该调压室包括三个以上的调压室单元，所述调压室单元均包括连接管和竖井，所述连接管的一端与所述压力管道连接，所述连接管的另一端与竖井连接，相邻设置的竖井之间通过连接筒连接，所述连接筒与所述竖井之间形成水体联通的容器，从而形成串联的调压室结构，不同的连接筒所处的高程均不相同，且不同的连接筒管径均不相同。

2.如权利要求1所述的一种水电站用串联式调压室，其特征在于：所述连接管、竖井、连接筒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串联式调压室，其特征在于：所述连接管的直径为压力管道的一半。

4.如权利要求1所述的一种水电站用串联式调压室，其特征在于：位于上游的连接筒直径大于位于下游的连接筒直径，位于上游的连接筒高程低于位于下游的连接筒高程。

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