[发明专利]具有柔性突扩界面及动阻抗的调压室

说明书

本发明提供了一种具有柔性突扩界面及动阻抗的调压室,由引水道、消压场、主室、排气孔、挡回环、支撑、下叶轮、上叶轮、轴承、转轴、叶片组成,消压场截面积为引水道截面积的16倍，消压场相对引水道如同一个等直径的引水道具有柔性界面，高压水锤波由下游刚性界面的引水道进入消压场，截面突然扩大、界面突然由刚性变成柔性，过水断面突扩16倍，水锤能量被大量吸收，水锤再进入上游引水道压强已非常微小；高压水驱动下叶轮、上叶轮旋转同样能够消耗能量；下叶轮、上叶轮过水面积仅为主室水平截面面积的8%，叶轮起到阻抗作用继续消能；消压场具有爆破膜消能效果，下叶轮、上叶轮即有刚性阻抗结构效果又可以在旋转过程中消能。

技术领域

本发明属于水利工程技术领域 ,具体是一种具有柔性突扩界面及动阻抗的调压室。

背景技术

水电站水轮机组在开机和停机的负荷调节过程中，特别是在事故突然甩负荷情况下，由于输水系统的水流惯性作用，输水系统管道的压强将随之发生大幅度波动，输水系统管道越长，压强波动越大，即发生所谓的水锤现象；因此，在长输水系统水电站设计中，为了使压力管道的压强波动幅值满足水电站的安全需要，通常设置调压室；下游调压室是建筑在水电站压力引水道与高压管道相接处的一个能造成水锤波反射的平压建筑物，其可防止水锤波传播到压力引水道中去，减少高压管道中的水锤值，改善机组的运行条件；常规的调压室有简单式、阻抗式、双室式、差动式、气垫式、溢流式等，都具有各自的优点与不足之处；“水锤爆破膜”是在压力管道设计一处最薄弱的部位，安装一种受压后即可破裂的膜片，当有压管道受到水锤压力后，膜片破裂泄流，从而限制了水锤压强的升高，水锤爆破膜的缺点是破裂后需要重新更换，并且要考虑泄流的影响；上述各种形式的调压室水位波动振幅衰减速度，仍未达到理想效果，影响发电的效率；究其原因，常规调压室设计时考虑到：阻抗孔口面积越小水位波动振幅越小，而阻抗孔口面积越小水锤压力又会越大，设计者希望水锤压力小，同时又希望调压室水位波动幅值小，一直在为解决这样的矛盾而循环，未能有重大突破。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种具有柔性突扩界面及动阻抗的调压室, 由引水道、消压场、主室、排气孔、挡回环、支撑、下叶轮、上叶轮、轴承、转轴、叶片组成, 所述的引水道、消压场、主室、排气孔连通，挡回环由混凝土浇筑，挡回环固定设置在引水道与消压场上游连接处；支撑一端与轴承固定设置，支撑另一端与主室内壁固定设置，转轴上端与上叶轮固定设置，转轴下端与下叶轮固定设置；下叶轮、上叶轮过水面积为主室水平截面面积的8%。

进一步的，所述的消压场直径为引水道直径的4倍，即消压场横截面面积为引水道横截面面积的16倍；消压场长度为引水道直径的5倍。

进一步的，所述的主室直径为引水道直径的2倍，即主室横截面面积为引水道横截面面积的4倍。

本发明的具有柔性突扩界面及动阻抗的调压室的有益效果是：由于消压场横截面面积为引水道横截面面积的16倍，消压场直径相对引水道直径而言，如同一个等直径的引水道具有柔性界面，高压水锤波的峰值压强由下游刚性界面的引水道进入消压场，截面突然扩大、界面突然由刚性变成柔性，过水断面突扩16倍，水锤能量被大量吸收，水锤峰值压强急剧下降，水锤波再进入上游引水道时，压强已非常微小，仅为原压强值的1/16左右；由消压场进入主室的水流驱动下叶轮、上叶轮旋转能够进一步消耗能量；下叶轮、上叶轮过水面积仅为主室水平截面面积的8%，叶轮起到动阻抗作用，与刚性静阻抗相比，通过叶轮动阻抗的水流流量不变的情况下，叶轮动阻抗与主室水体是全断面搅扰，抗消能效果更好；该调压室消压场由刚性界面突变为柔性界面，具有爆破膜消能效果，下叶轮、上叶轮形成的动阻抗，具备超越刚性静阻抗结构的效果，即可降低水锤波振幅，又具消能效果；该发明的具有柔性突扩界面及动阻抗的调压室即能大幅度降低调压室水锤波振幅，又能增快水锤压强衰减速度。

附图说明

图1是具有柔性突扩界面及动阻抗的调压室布置示意图；

图2是该调压室俯视示意图；