文档介绍：气垫式调压室的工作原理和特点
调压室的作用、工作原理及分类
调压室的作用
为了改善水击现象,常在有压引水隧洞或有压引水管与压力管道衔接处建造调压室。见图2-1示。调压室利用扩大管道的断面和自由的水面反射水击波,将有压引水系统分成两段:上游段为有压引水隧洞,调压室使引水隧洞基本避免了水击压力的影响;下游段为压力钢管段,由于长度缩短了,降低了压力管道内的水击压力值,改善了机组的运行条件。具体地说,可归纳如下:
(1)反射水击波,基本上可避免,至少可减少压力管道内的水击波进入有压引水道。
(2)缩短压力管道的长度,从而减少压力管道及厂房过流部分中的水击压力。
(3)改善机组在负荷变化时的运行条件及系统供电质量。
图2-1 常规调压室的典型布置图
调压室的工作原理
水电站在运行时负荷会经常发生变化。负荷变化时,机组就会相应地改变流量,从而在引水系统中发生非恒定流现象,产生水击。引用流量的变化,在“引水道-调压室-机组”系统中也会引起非恒定流现象。
当电站丢弃全部负荷较短的时间后,水轮机的流量变为0,压力管道中发生水击。压力管道内的水流经过一个较短的时间后就停止流动,此时,引水道中的水流由于贯性作用而继续流向调压室,引起调压室的水位升高,使引水道两端的水位差减小,因而其中的流速逐渐减小。调压室的水位达到库水位时,引水道两端的水位差为0,但其中的水流由于贯性作用仍继续流向调压室,使调压室的水位继续升高直到引水道中的流速为0,此时,调压室的水位达到最高点。因为这个时候调压室的水位高于库水位,在引水道的末端又形成新的水位差,水流又向水库流去,形成相反的流动,调压室内的水位开始下降。当调压室的水位达到库水位时,引水道始末两端的压力差又等于0,但此时流速不为0,由于贯性作用,流速不为0,水位继续下降直到流速为0,此时,调压室的水位为最低点。此后,引水道中的水流又流向调压室,调压室的水位又开始回升。这样,引水道和调压室中的水体往复波动。但由于摩阻力的存在,引水道的水体的能量会逐渐消耗,波动会逐渐消减,最后全部被耗掉,调压室的水位稳定在水库水位。
当电站增加负荷时,水轮机的引用流量增大,引水道中的水流由于贯性作用不能立即满足负荷变化的要求,调压室要先放出部分水量,引起调压室的水位下降,使水库与调压室间形成新的水位差,使引水道中的水流加速流向调压室。当调压室的水位达到最低点时,引水道的流量等于水轮机引用流量,但因室库水位差,隧洞流量增大,并超过了水轮机的引用流量,调压室的水位又升高,达到最高点后又开始下降。这样,就形成了调压室的水位上下波动。同样,由于摩阻力的存在,引水道的水体的能量会逐渐消耗,波动会逐渐消减,最后稳定在一个新的水位(库水位减去引水道的能量损失水头)。
“引水道-调压室-机组”系统非恒定流的特点是大量水体的往复运动。但其周期较长,伴随水体运动还会产生不大的较为缓和的压力变化。
调压室的基本类型
按布置形式分类
根据水电站的不同条件和要求,调压室可以布置在厂房的上游或下游,在有的情况下,在厂房的上下游都会设置调压室而成双调或多调系统。因此,调压室在引水系统中的布置有以下四种基本形式:
(1)上游调压室(或引水调压室)
调压室布置在有压引水道上,适合于厂房上游有较长的引水