水电站的水锤与调节保证计算.pptVIP

浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz 对比上面的两组方程，假如下面的关系成立： 则前面的组合方程可以转化为全微分方程： 由上面的特征方程可以得出： 浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz 由这两个方程可以看出，压力管道中的水压力以波的型式传播，其传播速度为c。 当其取正值时，压力波向水库方向传播，取负值时向水轮机方向传播，压力管道中的水锤压力就等于这两种波的叠加。 在发生水击的过程中，压力管道中的水压力分布不仅与时间有关，而且与位置有关，这是由于水锤波在管道中来回传播，管壁的阻力可以使水锤波逐渐减弱，而波的传播与叠加使得不同位置的压力也不尽相同。 浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz 当特征值λ分别取正值和负值时，将其代入组合方程，可以得到两组方程，分别用C+和C-来命名，即： (1) (2) 浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz 将上述方程的解在x-t平面上展开，可以形象化说明。 c通常是常数，于是方程(1)在x-t平面上是直线AP；同样，方程(2)在x-t平面上是另一根直线BP。 将x-t平面上斜率为±1/c的直线分别称为正特征线和负特征线。沿C+特征线，方程(1)成立；沿C-特征线，方程(2)成立。 浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz 二、基本求解方法 首先将管道在长度方向离散成N等份，每一等份的长度为Δx，每隔Δt时间计算一次水锤压力的分布，则在长度方向和时间方向的离散可以形成一个计算网格。 浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz 如果计算的时间步长取为Δt = Δx/c，则网格的对角线斜率分别为+1/c或-1/c，即满足方程(1)和(2)中的第二个方程。 如果A点的变量v和H是已知的，那么沿着C+方向的特征线从A到P进行积分，沿着C-方向的特征线从B到P进行积分，可以分别得到： 浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz 在上面两个方程中，A点和B点的变量值是已知的，而未知量只有HP和QP，两个方程联立可以求解之。 t=0时，管道中的水流呈稳定流状态，各点的H、V是已知的。 在时刻Δt ，管道中任一点的流动状态可由上面二式解出，进而可以再对2Δt时刻的流动状态进行计算。后面的时段依此类推。 需要注意的是，对管道两端的边界点，由于只能利用上面二式中的一个方程，所以还必须应用管道的边界条件才能求解。 浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz 三、水锤计算的步骤 确定计算时间步长Δt。一般取Δt=Δx/c。由于c是确定的，所以关键在于选定Δx。通常可根据管道布置及精度要求将整个管路系统分成很多管段，各管段的两端或为内点，或为边界点。 由于波速随管道特性而变化，而Δt又是常数，所以不同管道的管段长Δx是不相同的。 从数学上可以证明，只有当Δt≤Δx/c时，差分计算格式才是稳定的。 浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz 计算各节点在恒定流状态下(即起始状态)的水压力分布和流量值。 增加一个Δt，按上述公式计算该时刻管道各内部节点处的水头和流量。 计算同一时刻水轮机处的水头，流量。 浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz 第七节 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： 浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz 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 丢弃负荷时 增加负荷时 Ts1——导叶关闭至空转的时间； N0——机组丢弃负荷之前的出力，kW。 f ——水锤压力修正系数。 G、D——水轮机转动部分重量和惯性直径。 浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz (二)《长江流域规划办公室》公式 列宁格勒工厂公式未考虑迟滞时间，我国“长办”提出修正公式。当水电站突丢负荷后，由于调速系统惯性的影响，导叶经过一小段迟滞时间Tc以后才开始关闭动作，机组转速经历Tc和升速时间Tn。(Tn定义为水轮机出力自N0降到零时的历时)后达到最大值nmax。 浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz 第八节 调节保证计算标准和改善调节保证的措施 一、调节保证计算标准和计算条件 所谓调节保证计算标准，是指水锤压力和转速变化在技术经济上合理的允许值。 这种标准在技术规范中有所规定，但这是在一定时期和一定技术水平和经济条件下制定的，应用时应结合具体情况加以确定。 浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz (一) 水锤压力的计算标准 1．压力升高 水锤压力的最大升高值相对值：ξmax＝(