專利名稱：復(fù)阻抗式水電站調(diào)壓室結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及水電站過渡過程技術(shù)領(lǐng)域，具體為水電站引水發(fā)電系統(tǒng) 中的調(diào)壓室結(jié)構(gòu)。(二) 背景技術(shù)為了改善水擊現(xiàn)象，常在水電站的有壓引水道與壓力管道的銜接處建造 調(diào)壓室。調(diào)壓室利用擴大的斷面和自由水面反射水擊波，將有壓引水系統(tǒng)分 成兩段上游段為有壓引水隧洞，調(diào)壓室使隧洞基本上避免了水擊壓力的影 響；下游段為壓力管道，由于長度縮短，從而降低了壓力管道中的水擊值， 改善了機組的運行條件。調(diào)壓室的功用可歸納為以下三點1、反射水擊波。 基本上避免(或減小)壓力管道中的水擊波進入有壓引水道。2、縮短壓力管道長度。從而減小壓力管道及廠房過流部分中的水擊壓力。3、改善機組在負荷變化時的運行條件及系統(tǒng)的供電質(zhì)量。對調(diào)壓室的研究可追溯到歐洲早期學(xué)者雷曼(Rateaii)、蓋登(Gaden)、福 蘭克(Frandk)等對調(diào)壓室理論建立所做出的貢獻，其中約翰遜(Johnoson)發(fā) 明了差動式調(diào)壓室。目前使用的調(diào)壓室結(jié)構(gòu)型式有簡單式、阻抗式、水室式、溢流式、差動 式和氣墊式，或由這幾種組合而成的混合式調(diào)壓室。阻抗式調(diào)壓室是采用較多的一種調(diào)壓室型式，由于底部附加阻抗的存在， 與簡單式相比，調(diào)壓室內(nèi)水體波動幅度小，衰減快，正常運行時水頭損失小， 但對水擊波的反射較差。阻抗式調(diào)壓室阻抗孔的大小，原則上以能充分反射水擊波為宜，否則將 不能充分反射水擊波，使引水隧洞受到水擊的影響。但通常存在這樣的問題: 一方面，為了充分反射水擊波，需要將阻抗孔設(shè)置的大一些，但這使得調(diào)壓 室內(nèi)的水位升高值較大，引起有壓引水道及壓力管道的內(nèi)水壓力設(shè)計值增大， 從而增加了工程投資；另一方面，為了減小最高涌浪，降低有壓引水道及壓力管道的內(nèi)水壓力設(shè)計值，節(jié)省工程投資，則需要將阻抗孔設(shè)置的小一些， 但這又使得調(diào)壓室不能充分反射水擊波。如果調(diào)壓室能在充分反射水擊波的同時，又能有效地降低水位波動幅度， 則這樣的調(diào)壓室將是十分理想的。(三)技術(shù)內(nèi)容鑒于現(xiàn)有阻抗式調(diào)壓室存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種既 能充分反射水擊波、又能有效減小調(diào)壓室內(nèi)水位波動幅度的復(fù)阻抗式水電站 調(diào)壓室結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型依據(jù)了下述的技術(shù)方案。復(fù)阻抗式水電 站調(diào)壓室結(jié)構(gòu)，具有阻抗式調(diào)壓室結(jié)構(gòu)，即包括井筒及與其相通的引水道，其 特征是在井筒內(nèi)、水位以下至少設(shè)有兩個阻抗l 。進一步的結(jié)構(gòu)是在井筒內(nèi) 壁上，設(shè)有與井筒相連接的上室與下室，并在內(nèi)壁上、水位以下至少設(shè)有兩個 阻抗。又進一步的結(jié)構(gòu)是在井筒與引水管之間設(shè)置連接管，其在連接管內(nèi)至少 設(shè)有兩個阻抗。更進一步在井筒上部設(shè)有溢流堰。 本實用新型的優(yōu)越之處在于1、 能充分反射水擊波。通過合理地設(shè)置阻抗孔的大小、個數(shù)與高程，能 夠使水擊波在調(diào)壓室處得到充分反射。2、 節(jié)省工程投資。引水隧洞與壓力管道的最大內(nèi)水壓設(shè)計值受最高涌浪 控制，這一點基本上是所有大流量、長引水隧洞的共有特點。該種結(jié)構(gòu)型式的調(diào)壓室能降夠低最高涌浪水位，抬高最低涌浪水位，減 小引水隧洞與壓力管道的最大內(nèi)水壓設(shè)計值，從而節(jié)省了引水隧洞與壓力管 道的工程投資，若再加上由于調(diào)壓室內(nèi)最高水位的降低與最低水位的抬高所 減小的調(diào)壓室開挖與襯砌工程量，節(jié)省的投資將更為可觀。3、 改善機組負荷變化時的運行條件。能夠有效減小調(diào)壓室內(nèi)的水位波動幅度，使水體波動快速衰減并趨于穩(wěn)定，在丟棄部分負荷的情況下，避免了 機組在水位長時間、大幅度波動的情況下反復(fù)進行調(diào)節(jié)，從而改善機組在負荷發(fā)生變化時的運行條件。(四)
圖1為本實用新型設(shè)有復(fù)阻抗的簡單式調(diào)壓室結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型設(shè)有復(fù)阻抗的水室式調(diào)壓室結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本實用新型設(shè)有復(fù)阻抗的阻抗式調(diào)壓室結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為本實用新型設(shè)有復(fù)阻抗的溢流式調(diào)壓室結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi)阻抗，2連接管，3引水道，4井筒，5水位，6溢流堰，7下室， 8上室。
具體實施方式
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)請參見附圖1、附圖2、附圖3和附圖4，可根據(jù) 實際工程需要，采取其中一種結(jié)構(gòu)型式。圖1為設(shè)有復(fù)阻抗的簡單式調(diào)壓室，即包括井筒4及與其相通的引水道 3，其特征是在井筒4內(nèi)、水位5以下至少設(shè)有兩個阻抗1 。圖2為設(shè)有復(fù)阻抗的水室式調(diào)壓室，其特征是在井筒4內(nèi)壁上，設(shè)有與 井筒4相連接的上室8與下室7,并在內(nèi)壁上、水位5以下至少設(shè)有兩個阻抗圖3為設(shè)有復(fù)阻抗的阻抗式調(diào)壓室，其特征是在井筒4與引水管3之間 設(shè)置連接管2，其在連接管2內(nèi)至少設(shè)有兩個阻抗1 。圖4為設(shè)有復(fù)阻抗的溢流式調(diào)壓室，其特征是在圖3的井筒4上部設(shè)有 溢流堰6。簡單式調(diào)壓室的特點是自上而下具有相同的斷面，結(jié)構(gòu)型式簡單，反射 水擊波效果好，但在正常運行時隧洞與調(diào)壓室的連接處水頭損失較大，當流 量變化時隧洞與調(diào)壓室中水位波動的振幅較大，衰減較慢，所需的調(diào)壓室的 容積較大， 一般多用于低水頭或小流量的水電站。將簡單式調(diào)壓室的底部，用斷面較小的短管或孔口與隧洞和壓力管道連 接起來，即為阻抗式調(diào)壓室。由于進出調(diào)壓室的水流在阻抗孔口處消耗了一 部分能量，所以水位波動振幅減小了，衰減加快，所需的調(diào)壓室容積小于簡單式，正常運行時水位損失較小。但由于阻抗的存在，水擊波不能完全反射， 隧洞中可能受到水擊的影響，設(shè)計時必須選擇合適的阻抗。溢流式調(diào)壓室頂部有溢流堰。當丟棄負荷時，水位開始迅速上升，達到 溢流堰后開始溢流，限制了水位的進一步抬高，有利于機組的穩(wěn)定運行，溢 出的水量，可以設(shè)上室加以儲存，也可以排至下游。水室式調(diào)壓室是由一個斷面較小的豎井和上下兩個斷面擴大的儲水室組 成。當丟棄負荷時，豎井中的水位迅速上升， 一旦進入斷面較大的上室，水 位上長的速度便立即緩慢下來；增加負荷時，水位迅速下降至下室，并由下 室補充不足的水量，因而限制了水位的下降，故同樣的能量，可存儲于較小 的容積之中，所以這種調(diào)壓室的容積比較小，適用于水頭較高和水庫工作深 度較大的水電站。通過計算和設(shè)計，合理地設(shè)置復(fù)阻抗的大小、個數(shù)與高程，可以較好地 滿足充分反射水擊波與有效地減小調(diào)壓室內(nèi)水位上升值的要求。其原理如下當發(fā)生水擊時，調(diào)壓室利用擴大的斷面和自由水面反射水 擊波。對于帶有阻抗的調(diào)壓室，對水擊波的反射充分程度受阻抗孔大小和阻 抗值大小的影響，阻抗孔直徑越大、阻抗值越小，對水擊波的反射越充分。 研究表明阻抗孔面積的大小對水擊波的反射程度影響較大；阻抗值的大小 對水擊波的反射程度影響較小、而對涌浪影響較為顯著。因此，如果能在不 縮小阻抗孔口面積的同時提高孔口的阻抗值，則將顯著提高調(diào)壓室的水力學(xué) 性能， 一方面它將能夠充分反射水擊波，另一方面則可有效降低涌浪幅度。 通過增加阻抗個數(shù)的方法則可以實現(xiàn)在不縮小阻抗孔口面積的同時提高孔口 阻抗值的這一目的，因此，通過合理地設(shè)計阻抗孔口的大小、個數(shù)與高程， 一方面，可以保持一定的阻抗孔面積、以充分反射水擊波，另一方面，又提 高了孔口阻抗值，能夠有效地降低涌浪幅度。通過設(shè)置多個阻抗，使阻抗式、溢流式、水室式、簡單式調(diào)壓室的水力 學(xué)性能得到顯著提高，與原有的阻抗式、溢流式、水室式、簡單式調(diào)壓室相 比，在大流量、長引水隧洞系統(tǒng)中有著明顯的技術(shù)及經(jīng)濟優(yōu)勢。
權(quán)利要求1、復(fù)阻抗式水電站調(diào)壓室結(jié)構(gòu)，具有阻抗式調(diào)壓室結(jié)構(gòu)，即包括井筒(4)及與其相通的引水道(3)，其特征是在井筒(4)內(nèi)、水位(5)以下至少設(shè)有兩個阻抗(1)。
2、 如權(quán)利要求1所述的復(fù)阻抗式水電站調(diào)壓室結(jié)構(gòu)，其特征是在井筒 (4)內(nèi)壁上，設(shè)有與井筒(4)相連接的上室(8)與下室(7)，并在內(nèi)壁上、水 位(5)以下至少設(shè)有兩個阻抗(1 )
3、 如權(quán)利要求l所述的復(fù)阻抗式水電站調(diào)壓室結(jié)構(gòu)，其特征是在井筒 (4)與引水管(3)之間設(shè)置連接管(2)，其在連接管(2)內(nèi)至少設(shè)有兩個阻抗(1 )。
4、 如權(quán)利要求3所述的復(fù)阻抗式水電站調(diào)壓室結(jié)構(gòu)，其特征是在井筒 (4)上部設(shè)有溢流堰(6)。
專利摘要本實用新型涉及復(fù)阻抗式水電站調(diào)壓室結(jié)構(gòu)，即包括井筒(4)及與其相通的引水道(3)，其特征是在井筒(4)內(nèi)、水位(5)以下至少設(shè)有兩個阻抗(1)。還可在井筒(4)與引水管(3)之間設(shè)置連接管(2)，其在連接管(2)內(nèi)至少設(shè)有兩個阻抗(1)。本實用新型的優(yōu)越之處在于能充分反射水擊波，能夠降低最高涌浪，抬高最低涌浪，節(jié)省工程投資；改善機組負荷變化時的運行條件。
文檔編號E02B8/06GK201099853SQ20072009152
公開日2008年8月13日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
發(fā)明者昊 吳, 孫素娟, 王利卿, 王君勤, 雷運華, 馬躍先 申請人:昊 吳