[发明专利]抽水蓄能调压室水流惯性时间常数允许值确定方法及装置

说明书

本发明提供了一种抽水蓄能调压室水流惯性时间常数允许值确定方法及装置，方法包括：确定抽水蓄能管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度；获取抽水蓄能的设计水头、导叶初始开度、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间；根据所述设计水头、管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度确定管道断面系数；根据导叶初始开度、确定的管道断面系数、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间确定水流惯性时间常数的允许值。本发明能够企业都不敢抽水蓄能电站的水流惯性时间常数的允许值，适应于抽水蓄能电站的边界条件，对抽水蓄能电站设计具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及调压室，具体的讲是一种抽水蓄能调压室水流惯性时间常数允许值确定方法及装置。

背景技术

调压室是设置在抽水蓄能电站的有压输水系统上的重要建筑物，根据电站的具体情况可设置在引水系统或尾水系统上。其设置的作用是充分反射输水系统中传播的水击波，以便使水道系统中的水击值控制在合理的范围内。

在抽水蓄能电站较长的压力引水系统中设置调压井，可以降低高压水道中的水击压力，保护压力管道不会因为极端条件下产生的水击压力过大而产生破坏。在抽水蓄能电站的尾水系统设置调压室，可以避免在极端工况下水轮机尾水管中负压的产生，以保护电站运行的安全。本质上来说，调压室起到缩短水道系统的作用。目前国内已建的抽水蓄能电站有一半设置了引水调压室，近四分之三数量的电站设置尾水调压室。

但是，调压室结构复杂造价昂贵，且施工难度大，只有在必要的情况下才设置。因此，调压室设置条件非常重要。现有技术的调压井设计规范中上游调压室设置条件是针对常规水电站考虑的，但将其应用在抽水蓄能电站是不合适的。首先，抽水蓄能电站水头一般都高于300米，在大波动工况下发生的是一相水击而不是末相水击；其次，抽水蓄能电站的导叶关闭时间也比常规水电站要长。

发明内容

为解决现有技术中的上游调压室设置参数确定技术不合理的问题，本发明实施例提供了一种抽水蓄能引水调压室水流惯性时间常数确定方法，包括：

确定抽水蓄能管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度；

获取抽水蓄能的设计水头、导叶初始开度、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间；

根据所述设计水头、管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度确定管道断面系数；

根据导叶初始开度、确定的管道断面系数、允许的最大压力升高率以及导叶关闭时间确定水流惯性时间常数的允许值。

本发明实施例中，所述的管道参数包括：管壁材料的弹性模量，管道直径，管道壁厚。

本发明实施例中，根据管道参数确定抽水蓄能电站管道内的压力波传播速度包括：

根据管道参数和下式确定管道内压力波传播速度；

a为压力波传播速度，为压力波在水中声速，K为绝热系数，p为气体压强；E为管壁材料的弹性模量；D为管道直径；e为管道壁厚；C₁为管道固定方式和泊松比μ有关的系数，C₁＝1-μ²，管道液体的速度v₀。

本发明实施例中，根据设计水头、管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度确定管道断面系数包括：

根据设计水头、管道内的压力波传播速度、管道液体的初始速度及下式确定管道断面系数；

其中，Z为管道断面系数，a为管道内的压力波传播速度，v₀为管道内液体的初始速度，g为重力加速度，H₀设计水头。