文档介绍：第五节复杂管道水锤计算
在实际工程中,常见的是复杂管路系统,共有三种类型
(1)串联管:管壁厚度、直径和材料随水头增加自上而下逐段改变。
(2)分岔管: 这在分组供水和联合供水中经常遇到。
(3)蜗壳和尾水管: 装有反击式水轮机的管道系统,应考虑蜗壳和尾水管的影响,而且其过流特性与孔口出流不一样,流量不仅与作用水头有关,而且与水轮机的机型和转速有关。
一、串联管水锤的简化计算
等价水管法: 把串联管转化为等价的简单管来计算
等价原则: 管长、相长、管中水体动能与原管相同
设一根串联管的管道特性为:
L1,V1,c1; L2,V2,c2; ……;Ln,
(1) 等价管的总长为:
(2) 根据管中水体动能不变的要求: LVm=L1V1+L2V2+……+LnVn=∑LiVi ,
由此可得加权平均流速:

(3) 根据相长不变的要求,水锤波按平均波速由断面A传到断面B所需的时间等于水锤波在各段传播时间的总和,
即
对于间接水锤,管道的平均特性常数为

求出管道平均特性常数后,可按简单管的间接水锤计算公式求出复杂管道的间接水锤值。
二、分岔管的水锤压力计算
分岔管的水锤计算方法之一是截肢法。
特点:当机组同时关闭时,选取总长为最大的一根支管,将其余的支管截掉,变成串联管道,然后用各管段中实际流量求出各管段的流速,再用加权平均的方法求出串联管中的平均流速和平均波速,最后采用串联管的简化公式相应地求出水击值。
三、蜗壳、尾水管水锤压力计算
(1) 首先将蜗壳视作压力水管的延续部分,并假想把导叶移至蜗壳的末端,尾水管也作为压力管道的一部分,把压力管道、蜗壳和尾水管组合视为一串联管,再将该串联管简化为等价简单管进行计算。
设压力水管、蜗壳及尾水管长度、平均流速和水锤波速分别为LT、VT、cT;Lc、;Lb 、Vb、cb,
则 L=LT+Lc+ Lb Vm=( LT VT +Lc Vc + Lb Vb)/L
(2) 以管道、蜗壳、尾水管三部分水体动能为权,将水击锤力值进行分配,求出压力管道、蜗壳末端和尾水管进口的水锤压力。
压力水管末端最大压力上升相对值为:

蜗壳末端最大水锤压力上升相对值:

尾水管进口处压力下降相对值为:
注:尾水管在导叶或阀门之后,水击现象与压力管道相反。
(3) 求出尾水管的负水锤后,应校核尾水管进口处的真空度Hr,以防水流中断。

式中 Hs —水轮机的吸出高度;
Vb —尾水管进口断面在出现yb时的流速。
注:对于中高水头水电站:压力管道较长,蜗壳和尾水
管的影响较小,通常可略去不计。
对于低水头水电站:必须考虑蜗壳和尾水管的影响,而尾水管的影响往往较蜗壳更为显著。
第六节机组转速变化计算
水轮机调节机构开始关闭导叶,水轮机的引用流量逐渐减小,机组出力逐渐下降,同时在引水系统产生水锤压力。当关闭到空转开度时,出力变为零,导叶关闭过程中所产生的能量,完全被机组转动部分所消耗,造成机组转速的升高。
在机组调节过程中,转速变化通常以相对值表示,称为转速变化率β。
丢弃负荷:
增加负荷:
一、机组转速变化率计算近似公式
(一) 列宁格勒金属工厂公式
增加负荷时
丢弃负荷时: