水电站有压输水系统的水力共振.PDF

第 18卷第4 水 利 水 电科 技 进 展 I998年 8月 水电站有压输水系统的水力共振 索丽生 周建旭 刘德有 。丁 7乙 。 (河海大学水利水 电工程学院 南京 210098) 摘要 揭示了水电站有压输水系统中发生水力共振的可能性，给出输水系统水力振动特性的评估 方}击和水电站可能的水力共振的预测及分析方法，并通过实际水力系统的算例分析说明该方法的 应用。 关键词 水电站 有压输水系统 水力振动 水力共振 水力振动是有压输水系统 中不 同于调压 水力系统的 自振频率可通过 自由振动分 室水位波动及水锤 的另一类非恒定流现象， 析求得，比较精确。图1所示的四座典型电站 它是系统 中可压缩水体所发生的流量变幅较 的主要特征见表2，前几阶自振频率见表 3。 小、压力变幅较大、频率较高的周期性振荡。 比较表 l和表 3可知，典型 电站水力系 统的 自振频率均落在扰动频率范 围内，意味 l 水电站水力共振的可能性 着水电站确有潜在水力共振 的可能。 水力共振可分为强迫振动引起的水力共 这四座典型电站的尾水涡带扰动频率范 振与 自激共振两类。前者发生于扰动频率等 围分别为：4．。3～12．09rad／s，10．5～31．4 于或接近于系统的某一阶 自振频率时；后者 md／s，17．5～52．3md／s和 10．5～31．4i~d／$． 则因为水力系统本身是不稳定的，任何引人 均有可能接近系统 的 自振频率 ，从而引起水 该系统的压力或流量的扰动都将随时问增强 力共振。实践证明，在所有可能的扰动源中， 而导致水力共振 尾水管涡带是最常见 、最麻烦和最危险的扰 1．1 扰动源引起水力共振的可能性 动源，应当予以足够的重视。 水力系统常见的扰动源及其相应 的频率 1．2 自激共振的可能性 范围如表 l所示。 在一般情况下 ，水力系统 的任一阶 自由 表 1 扰动源及其扰动频率范围 振动均是衰减的，表示系统是稳定 的，不会产 扰动辞 振动频率越~．g．／Hz 生自激共振 若系统中存在漏水 阀门，其过 水庠和尾水 中的渡浪 10～～100 流曲线具有反斜率段 ，就有可能导致水力系 (0167～05)H／∞ 尾水管涡带 ioo I 统不稳定，产生 自激共振 可逆式机组水轮 转轮偏心日l起 的扰动 n／60．10 0 机工况区中的某些位置 ，机组引用流量随着 水流撞击转轮叶片引起的扰动 I ．】0。～ 102 3 九 九 ‘ 转轮叶片经过导叶时引起的扰动 I 水头的增大而减小 ，即 ；或水泵工况 闸、阀或导叶的振动 1 dn1 nI 空化噪 】 1 区的某些位置，机组引用流量 随着扬程的增 注 ：n为转速 ．r／mln；N2为叶片敛 第一作者简介：索丽生．