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丰满三期工程发电引水系统水力学优化设计与研究

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丰满三期工程发电引水系统水力学优化设计与研究

作者：唐政生大连理工大学

学位级别：硕士

本文结合丰满水电站三期引水发电工程的建设，开展了引水发电输水系统的水力学优化设计研究，主要研究内容和试验成果归纳如下。本项优化试验研究的目的主要在于，通过泄洪系统整体水力学试验，校核泄洪洞的泄流能力;通过发电引水系统... 详细信息

本文结合丰满水电站三期引水发电工程的建设，开展了引水发电输水系统的水力学优化设计研究，主要研究内容和试验成果归纳如下。本项优化试验研究的目的主要在于，通过泄洪系统整体水力学试验，校核泄洪洞的泄流能力;通过发电引水系统整体水力学试验，研究调压井内水流流态和水位波动情况、调压井内拦污栅前流速分布情况;确定快速闸门井内水位波动幅度;试验确定压力管道水击压力穿井系数以及泄洪洞弧形门处的水压力。根据试验成果，验证泄洪及引水发电系统布置的合理性，并对其布置及型式、尺寸进行优化设计。试验研究分两个阶段，第一阶段进行试验研究的为简单圆筒式调压井方案和阻抗圆弧式调压井方案。研究认为：调压井适当加设阻抗对减少调压井的断面面积效果显著，阻抗式方案有利;该工程的压力管道进口拦污栅布置在调压井的井底洞处，试验成果表明，增大拦污栅高度，达不到控制平均流速、减少水头损失的目的，相反使井底洞内流态不佳，结构型式复杂，增加施工难度。圆弧式断面受力条件不良，从结构强度和配筋方面考虑不宜推荐。第二阶段的工作是在上述试验成果的基础上，提出了阻抗升管式调压井型式，并对分流墩型式进行了试验研究。研究认为：阻抗升管式调压井的主要技术指标在三个方案中最优，长分流墩方案与短分流墩方案在水流条件上无本质上的差别。该方案最为突出之点是解决了调压井井底洞段水头损失过大的问题，优化设计成果已被吸收应用于丰满三期引水发电输水系统的设计中，为工程建设节省了巨大的工程量和投资，实现了良好的社会和经济效益。工程运用的实践证明，优化设计成功，系统运行安全平稳，达到了预想的目标。本文的研究和技术成果也可以为类似工程的设计提供有益的参考和成功经验。

关键词：丰满水电站引水系统调压井水力学试验优化

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引水系统的自然流量和警戒流量

西北水电 2001年第3期 53-56页

作者：黄顺礼哈尔滨大电机研究所哈尔滨150040

文章利用汤姆在 1910年计算调压井水位波动稳定条件的方程 [1 ,2 ] ,定义出引水系统的一个特征值——自然流量 ,它是系统综合几何参数的函数 ,表征系统在该流量值运行时 ,调压井水位波动不会发生欠阻尼振荡 ;当运行流量不大于该自然流... 详细信息

文章利用汤姆在 1910年计算调压井水位波动稳定条件的方程 [1 ,2 ] ,定义出引水系统的一个特征值——自然流量 ,它是系统综合几何参数的函数 ,表征系统在该流量值运行时 ,调压井水位波动不会发生欠阻尼振荡 ;当运行流量不大于该自然流量值的 15 %～ 2 5 %时 ,水位将出现严重振荡 ,因此把这个流量值定义为引水系统的警戒流量。该结论与汤姆的稳定条件具有同等可信程度及参考价值。

关键词：引水系统自然流量警戒流量调压井

水电站引水系统取消尾水调压室过渡过程计算研究

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河海大学学报（自然科学版） 2000年第2期28卷 96-100页

作者：郑源刘德有索丽生河海大学水利水电工程学院江苏南京210098

对洪家渡水电站引水系统在设置尾水调压室和取消尾水调压室两种情况下的过渡过程进行了计算研究 .计算表明 ,通过考虑机组特性、优化机组导叶关闭规律及合理整定调速器参数 ,该水电站取消尾水调压室的方案是可行的 ,其各设计参数控制值... 详细信息

对洪家渡水电站引水系统在设置尾水调压室和取消尾水调压室两种情况下的过渡过程进行了计算研究 .计算表明 ,通过考虑机组特性、优化机组导叶关闭规律及合理整定调速器参数 ,该水电站取消尾水调压室的方案是可行的 ,其各设计参数控制值基本上能满足设计要求 .

关键词：调压室过渡过程水电站引水系统设计方案

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三峡电厂引水系统水体共振研究

三峡电厂引水系统水体共振研究

作者：李光旭华中科技大学

学位级别：硕士

三峡电厂左岸机组在过速实验的关机过程中,当活动导叶开度约为4%,转速约为73 rpm时,机组出现了强烈的异常振动现象。经分析,振动的频率是1.359 Hz。其他结构部件的振动虽然有比较高的频率存在,但都受到了1.359 Hz的影响。三峡机组在极... 详细信息

三峡电厂左岸机组在过速实验的关机过程中,当活动导叶开度约为4%,转速约为73 rpm时,机组出现了强烈的异常振动现象。经分析,振动的频率是1.359 Hz。其他结构部件的振动虽然有比较高的频率存在,但都受到了1.359 Hz的影响。三峡机组在极小开度下的异常振动现象,对机组安全构成了极大的威胁,也是迄今为止尚未报道过的影响。目前的水轮机稳定性理论尚无法对此作出解释,虽然供应商给出了一个解释,但是这个解释的根据并不充分,也不能为业界一致认可。根据实测与理论分析结果的判断,三峡电厂引水系统出现的异常强烈振动现象可能是由水体共振所引起。本文针对这一论点从以下两方面进行了深入的研究。首先从理论上研究了充液管道的固有频率,给出了压力管道压力脉动的控制方程,并由此方程出发导出了直圆管在开端和闭端条件下的水体固有频率计算公式。推导过程中分别考虑了管壁变形和刚性壁两种情况,并分析了影响水体固有频率的主要因素。利用此理论公式,估计了三峡电厂引水系统的实际固有频率,所得结果与实测值比较接近,从理论上证实了水体共振引发异常振动的可能性。在理论研究的基础上,采用瞬态动力响应仿真软件,按照原型参数建立三峡电厂引水系统模型,并对水体共振进行数值模拟。通过分析冲击载荷引起的水体自由振荡信号得到水体振荡主频率,并在引水管末端用平板的横向振动引入压强扰动,观察到强迫振动频率接近水体振荡主频率时发生共振,而且在整个引水管内的水体都有较强烈响应。本文分别计算了考虑管壁为刚性条件,考虑管壁为弹性可变形材料时管道外混凝土最外层结点的全约束和部分约束这样三种边界条件。计算结果表明,随着边界条件逐渐接近实际情况,引起水体共振的频率也越来越靠近实际发生的1.359 Hz异常振动频率。本文的理论分析和数值模拟的结果充分表明,三峡电厂引水系统出现的异常强烈振动现象由水体共振所引起的这一结论是合理的、可以采纳的。研究结果对于大型水轮机组防范异常振动,提高运行稳定性有重要的实际意义。

关键词：三峡电厂引水系统固有频率水体共振数值模拟

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基于数值方法的台庄电站引水系统特性研究

基于数值方法的台庄电站引水系统特性研究

作者：董小雪河北工程大学

学位级别：硕士

水电站运行出力不足的现象时有发生，尤其是小水电站。这不仅影响着水电站的经济效益，而且造成了水力资源的浪费。目前，可通过模型试验、实地测验和数值模拟的方法来寻求问题的原因所在。由于前两种方法的费用较高，考虑到小水电站的... 详细信息

水电站运行出力不足的现象时有发生，尤其是小水电站。这不仅影响着水电站的经济效益，而且造成了水力资源的浪费。目前，可通过模型试验、实地测验和数值模拟的方法来寻求问题的原因所在。由于前两种方法的费用较高，考虑到小水电站的经济承受能力，本文采用数值模拟方法，以邯郸涉县台庄小水电站为例，对其水轮机组出力不足的原因进行了分析。通过对其引水系统的数值仿真，发现局部结构设计不合理，然后对其做了优化改型设计，数值模拟结果显示改型后水头损失较改型前有明显降低。首先，对台庄水电站引水系统建立三维计算域，并进行高质量的网格划分。其中，蜗壳采用四面体非结构网格，其余采用六面体结构网格，从而为得到精确的计算结果奠定了基础。其次，应用不同的数值求解软件对计算模型分别进行求解。实践表明，使用Fluent软件对明渠至压力钢管进行瞬态数值计算，使用CFX软件对蜗壳进行稳态数值求解，这样计算既容易快捷，又可获得较准确的结果。计算结果表明，压力钢管进水口结构设计不合理，造成很大的水头损失，导致水轮机出力减小，达不到额定出力，其余地方结构设计都满足工程需求。最后，根据水电站实际情况，对结构不合理的压力管道进水口进行局部优化改型。对改型后的设计进行了数值仿真，较改型前水头损失有明显降低。本文研究结果对改进该水电站引水管道进水口设计方法、提高其工作性能具有重要的理论和实际指导意义。

关键词：水电站引水系统数值模拟两相流

水电站引水系统钢岔管在动态水压作用下的应力分析与测试

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华东交通大学学报 1997年第2期14卷 27-36页

作者：黄子云雷晓燕陆亦庄宋京伟袁志华王泽远余荷根

水电站引水系统的关键部位——钢岔管的设计与制作一般采用传统的分析方法和施工工艺，在对消除焊接应力的影响很难准确测定的情况下采用对钢岔管的裸露状态进行有限元分析计算，且往往只对小型模型作静水压力试验用以校核．为进一步搞... 详细信息

水电站引水系统的关键部位——钢岔管的设计与制作一般采用传统的分析方法和施工工艺，在对消除焊接应力的影响很难准确测定的情况下采用对钢岔管的裸露状态进行有限元分析计算，且往往只对小型模型作静水压力试验用以校核．为进一步搞清钢岔管在工作状态下的实际受力情况，１９９５年９月我们对江西东津水电站引水系统钢岔管进行了有限元应力分析、焊接应力分析、一号机组工作状态下钢岔管应力测试工作．测试分析结果表明：现有设计存在较大的潜力，如果在设计上有所改进，可以节约大量投资，取得显著的经济效益．

关键词：引水系统钢岔管应力分析应力测试水电站

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水电站有压引水系统的水力模型律

河海大学学报(自然科学版) 1979年第2期 54-67页

作者：刘启钊

一、引言水电站引水系统是水电站必不可少的组成部分,它包括进水建筑物和压力水管,在有压引水式水电站中,还可能包括引水隧洞和调压井。引水系统的水力计算是引水系统设计的一个重要组成部分,对于大中型水电站,特别是对于比较复杂的引... 详细信息

一、引言水电站引水系统是水电站必不可少的组成部分,它包括进水建筑物和压力水管,在有压引水式水电站中,还可能包括引水隧洞和调压井。引水系统的水力计算是引水系统设计的一个重要组成部分,对于大中型水电站,特别是对于比较复杂的引水系统,为了取得可靠的数

关键词：调压井调压室压力水管压力管道水锤波速比尺水力模型试验引水道引水系统水工建筑物引水隧洞水工隧洞模型糙率涌波水力水电站发电厂

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抽水蓄能电站引水系统斜井扩挖台车设计研究

河南科学 2017年第11期35卷 1823-1830页

作者：王岭曹平周河海大学土木与交通学院南京210098

以华东某抽水蓄能电站的斜井施工为工程背景,进行扩挖施工台车设计研究.提出一种可拆卸、适应多角度的扩挖台车结构方案,将台车主体部分分为六个模块,工厂模块化预制,现场进行拼装,以减少施工现场的焊接作业.采用有限元分析软件3D3S建... 详细信息

以华东某抽水蓄能电站的斜井施工为工程背景,进行扩挖施工台车设计研究.提出一种可拆卸、适应多角度的扩挖台车结构方案,将台车主体部分分为六个模块,工厂模块化预制,现场进行拼装,以减少施工现场的焊接作业.采用有限元分析软件3D3S建立台车整体结构分析模型,进行了强度、稳定性及刚度计算分析,并设计计算其连接节点,车轮型式和钢丝绳型号选型验算.计算结果表明,提出的新型扩挖台车结构强度、稳定性应力比和最大位移满足规范限值,附件选型满足规范要求.研究成果可标准化生产,为实际工程建设提供技术依据,并为类似工程建设提供技术参考.

关键词：引水系统斜井施工有限元分析扩挖台车模块化连接节点

锦屏二级水电站引水系统水力学问题研究与设计优化

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大坝与安全 2007年第3期21卷 1-7,15页

作者：陈祥荣范灵鞠小明中国水电顾问集团华东勘测设计研究院浙江杭州310014 二滩水电开发有限责任公司四川成都610021 四川大学四川成都610065

建立完整的锦屏二级水电站水力过渡过程计算数学模型,结合引水系统整体物理模型试验,优化引水发电系统总体布置。论证了取消大尺寸的尾水调压室是合适的,合理选择了带有上室的上游阻抗式调压室的断面积,确定了上室底板高程和调压室底板... 详细信息

建立完整的锦屏二级水电站水力过渡过程计算数学模型,结合引水系统整体物理模型试验,优化引水发电系统总体布置。论证了取消大尺寸的尾水调压室是合适的,合理选择了带有上室的上游阻抗式调压室的断面积,确定了上室底板高程和调压室底板承受的最大设计压力,讨论了锦屏二级水电站采用差动式和其它型式调压井的优缺点,讨论了引水系统水力计算和模型试验误差的影响因素,提高了工程设计人员参与科学研究的水平,节省了工程投资。

关键词：引水系统调压室设计优化过渡过程计算模型试验锦屏二级水电站