喀麥隆曼維萊水電站大波動過渡過程分析

在水電站過渡過程計算分析中,首要也最難確定的是計算工況,特別是控制工況。依據(jù)水電站過渡過程基本理論與多年來相關(guān)課題實際經(jīng)驗,系統(tǒng)地闡述計算分析中的目標參數(shù)、約束條件、相關(guān)資料和擬定計算工況的基本原則,以滿足工程設(shè)計和科學研究的需要。

超長引水隧洞水電站設(shè)置氣墊式調(diào)壓室可以有效抑制過渡過程中調(diào)壓室涌浪振幅，但蝸殼壓力的變化規(guī)律也因氣墊式調(diào)壓室的影響變得更為復雜。本文通過數(shù)值計算方法，分析了設(shè)氣墊式調(diào)壓室超長引水隧洞水電站大波動過渡過程中，導葉關(guān)閉時間、引水隧洞水流慣性、壓力管道水流慣性及調(diào)壓室參數(shù)∥等因素對蝸殼最大動水壓力的影響；并與常規(guī)調(diào)壓室進行對比，討論了氣墊式調(diào)壓室對超長引水隧洞水電站甩負荷過渡過程中反射水擊波特性的作用。結(jié)果表明：氣墊式調(diào)壓室對水擊波的反射效果不如常規(guī)調(diào)壓室，且氣墊和涌浪壓力之和最大值大于常規(guī)凋壓室最大水壓力，更容易發(fā)生蝸殼最大動水壓力，此壓力由調(diào)壓室壓力極值決定、不受導葉關(guān)閉規(guī)律控制的影響。

針對單噴嘴沖擊式水輪機,在已成熟的混流式水輪機水電站過渡過程計算理論的基礎(chǔ)上,引入折向器的調(diào)節(jié)因素,提出了依據(jù)出力求解大波動過渡過程求解的方法,并以一個工程實例為依托,通過計算驗證了折向器方程及兩種大波動計算方法的合理可靠性。

在對水力瞬變過渡過程歷史背景簡要回顧的基礎(chǔ)上,重點介紹了水電站大波動過渡過程問題的研究現(xiàn)狀,對其基礎(chǔ)理論、計算方法、實驗研究、模擬計算機方法等做了較為詳細的介紹.特征線方法以其計算方便、能適應不同的邊界條件等優(yōu)點在水電站過渡過程計算中應用最為廣泛.最后簡要介紹了目前瞬變流問題研究的發(fā)展趨勢,包括非棱柱體管道中的水擊、二維或三維管流場的數(shù)值模擬方法、一維有限元模擬管道瞬變流、lb方法在模擬水電站水擊中的應用等.

該文介紹了具有長引水隧洞電站調(diào)壓室組合涌波計算方法,并以白瀨電站為例,介紹如何選擇最不利的組合涌波疊加工況

對南告水電廠擴機前、后大波動過渡過程進行計算、分析和對比,明確電廠鋼管開口擴機后對原有引水系統(tǒng)的影響程度,為南告水電廠的鋼管開口引水擴機的方案提供必要的理論依據(jù)。

本文介紹了涔天河水電站大波動水力過渡過程電算的工況選擇及計算成果,分析并確定水力過渡過程計算控制值和設(shè)計值。工況選擇時涵蓋全水頭范圍運行,并需要與實際運行工況相近,了解典型工況規(guī)律,以便利用典型工況快速進行洞徑比選、機組飛輪力矩敏感性分析及導葉關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化等。

為了減小水電站輸水系統(tǒng)過渡過程中產(chǎn)生的水錘壓力,常常會在輸水系統(tǒng)中設(shè)置調(diào)壓室。通過基于不考慮水體彈性的理論推導以及考慮水體彈性的數(shù)值模擬,對無調(diào)壓室及有調(diào)壓室兩種方案下輸水系統(tǒng)小波動的過渡過程進行比較分析,以便較為全面地對設(shè)置調(diào)壓室或不設(shè)置調(diào)壓室是否會對水電站輸水系統(tǒng)小波動的過渡過程產(chǎn)生影響展開研究。研究結(jié)果表明:在相同布置條件下,無調(diào)壓室及有調(diào)壓室兩種方案的輸水系統(tǒng)的小波動過渡過程均是穩(wěn)定的；設(shè)置有調(diào)壓室的輸水系統(tǒng)小波動的過渡過程要優(yōu)于未設(shè)置調(diào)壓室的輸水系統(tǒng)小波動的過渡過程。從研究結(jié)果來看,設(shè)置調(diào)壓室對水電站輸水系統(tǒng)的小波動過渡過程具有改善作用。

結(jié)合錦屏二級水電站工程實例,通過數(shù)值計算分析長引水隧洞水電站小波動穩(wěn)定性影響因素。研究了機組空載時的小波動穩(wěn)定性,以及阻抗式調(diào)壓室阻抗孔面積、阻抗孔損失系數(shù)和引水系統(tǒng)糙率對于小波動穩(wěn)定的影響。研究結(jié)果表明:空載時小波動穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求;減小阻抗孔面積對于提高小波動穩(wěn)定性十分有效:小波動穩(wěn)定性對于阻抗損失系數(shù)敏感性較低;引水隧洞糙率對于小波動穩(wěn)定性有較明顯影響,需慎重選擇引水管線方案。

為確定對小波動穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)品質(zhì)最不利的工況,通過穩(wěn)定域和數(shù)值計算分析小波動過渡過程最不利工況即控制工況的選取,研究了工況點的兩個主要信息即工況點的負荷擾動以及工作水頭對小波動穩(wěn)定性的影響。實例應用結(jié)果表明,減負荷擾動越小,衰減度越小,調(diào)節(jié)品質(zhì)越差;最小水頭至額定水頭之間的工況點的穩(wěn)定性較額定水頭至最大水頭之間工況點的穩(wěn)定性差,因而控制工況應該在最小水頭至額定水頭之間選擇,對于低比轉(zhuǎn)速水輪機,最小水頭工況往往成為控制工況。

文中通過對宏發(fā)水電站進行水力過渡過程計算,為突破調(diào)壓井托馬斷面提供了依據(jù),在降低施工難度,節(jié)約工程投資的同時,保證電站的安全運行。

介紹了曼維萊水電站樞紐布置設(shè)計及優(yōu)化過程,在合同方案基礎(chǔ)上,根據(jù)最新的補充勘測資料及多方案研究對比,對壩線選擇、引水發(fā)電系統(tǒng)方案選擇和廠區(qū)樞紐布置及優(yōu)化設(shè)計工作做了詳細的介紹,可供同類工程參考。

反濾料的設(shè)計在心墻壩的設(shè)計中占有很重要的位置,是心墻壩設(shè)計的關(guān)鍵,反濾準則在國內(nèi)外得到廣泛應用.以喀麥隆曼維萊水電站工程為例,采用美國陸軍工程師團的設(shè)計規(guī)范,敘述了反濾料的設(shè)計過程和設(shè)計步驟,為其他工程的反濾設(shè)計提供參考.

曼維萊水電站工程的擋水建筑物為黏土心墻堆石壩、均質(zhì)土壩與混凝土重力壩連接的混合壩型,主要介紹了工程的安全監(jiān)測設(shè)計,監(jiān)測設(shè)計以擋水建筑物的變形監(jiān)測和滲流監(jiān)測為重點,并兼顧全面,形成覆蓋整個工程的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò).

喀麥隆曼維萊水電站位于非洲熱帶雨林地區(qū),洪水標準高.本工程設(shè)置了主溢洪道、泄洪沖沙閘和輔助溢洪道聯(lián)合泄洪,有效保證了工程的泄洪能力,也使得工程面對一般洪水情況下有較靈活的泄洪方式.

曼維萊水電站工程位于喀麥隆南部大區(qū)恩特姆流域原始森林地區(qū),工程總庫容為1.3億m3,電站總裝機容量為211mw.根據(jù)樞紐汛期泄洪排沙的要求及水庫運行方式,本工程初步設(shè)置了兩個溢洪道:主溢洪道和輔助溢洪道.其中主溢洪道與沖沙閘結(jié)合在一起布置,位于左岸主河槽,輔助溢洪道布置在右岸主河槽.重點介紹了輔助溢洪道布置設(shè)計,為其他水利樞紐工程提供參考.

冗各水電站在施工階段進行水力過渡過程計算時,通過對不同的運行組合工況進行分析,選取了適合該電站的工況進行計算.通過計算,推薦采用導葉兩段關(guān)閉的關(guān)機規(guī)律,計算結(jié)果滿足規(guī)范要求.電站施工后,引水系統(tǒng)參數(shù)略有調(diào)整,根據(jù)調(diào)整后的數(shù)據(jù),按照電站運行后的甩負荷試驗數(shù)據(jù)及關(guān)閉規(guī)律,對水力過渡過程計算進行驗算,其結(jié)果基本與實際情況吻合.

利用相關(guān)程序,對四川毛爾蓋水電站進行了水力過渡過程計算。通過對導葉關(guān)閉規(guī)律進行優(yōu)化計算、調(diào)壓室波動計算、大波動過渡過程計算、小波動計算以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定分析,驗證了該電站引水發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計是合理、可行的。

為保證電站安全穩(wěn)定運行,通過對調(diào)壓井位置、參數(shù)以及調(diào)壓井后輸水系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整,對機組水力過渡過程進行大波動、小波動分析計算,確定經(jīng)濟合理的電站輸水系統(tǒng)和機組方案參數(shù)。

文中通過對宏發(fā)水電站進行水力過渡過程計算,為突破調(diào)壓井托馬斷面提供了依據(jù),在降低施工難度,節(jié)約工程投資的同時,保證電站的安全運行。

角木塘水電站位于貴州省道真縣,電站裝機容量2×35mw。電站為低水頭河床式徑流電站,引水系統(tǒng)短,機組采用軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機。對于軸流式機組而言,由于機組水推力過大,電站甩負荷時往往容易造成\"抬機\"現(xiàn)象,對機組造成破壞,因此,水力過渡過程計算除了控制好蝸殼壓力升高、機組轉(zhuǎn)速上升、尾水管真空度以外,還要重點關(guān)注水推力的影響。

本文通過對樂昌峽水電站進行過渡過程計算與分析,提出了一系列優(yōu)化方案,總結(jié)了常規(guī)電站尾水系統(tǒng)過渡過程的計算經(jīng)驗,為同類工程提供借鑒。