調(diào)壓室底板7。
【具體實(shí)施方式】：
[0039] 本實(shí)施例的加快調(diào)壓室水位波動(dòng)衰減的阻抗孔形式如圖2所示，在調(diào)壓室底板處 設(shè)置阻抗孔6,在阻抗孔6上布置限制調(diào)壓室水流回流的活動(dòng)擋板3,通過(guò)改變活動(dòng)擋板的開(kāi) 啟角度調(diào)節(jié)阻抗孔的大小，W調(diào)節(jié)回流時(shí)的阻抗孔面積，增大水流通過(guò)阻抗孔的水頭損失， 加快調(diào)壓室內(nèi)水位波動(dòng)衰減的速度，W利于調(diào)壓室的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0040] 如圖6所示，活動(dòng)擋板通過(guò)轉(zhuǎn)軸和底座與調(diào)壓室底板相連?；顒?dòng)擋板底部由曲線1 和直線n組成，當(dāng)活動(dòng)擋板完全開(kāi)啟時(shí)，此時(shí)直線n正好與調(diào)壓室底板重合，阻止了活動(dòng)擋板 的進(jìn)一步張開(kāi)；曲線1可W防止活動(dòng)擋板旋轉(zhuǎn)時(shí)與調(diào)壓室發(fā)生摩擦造成破壞。
[0041] 如圖7所示，轉(zhuǎn)軸至調(diào)壓室底板邊界的長(zhǎng)度為a,活動(dòng)擋板超出調(diào)壓室底板的長(zhǎng)度 為b，轉(zhuǎn)軸中屯、至調(diào)壓室底板的高度為h，活動(dòng)擋板的厚度為化。當(dāng)活動(dòng)擋板開(kāi)啟到擋板底角 與阻抗孔口邊緣齊平時(shí)，此時(shí)的開(kāi)度即為最大開(kāi)度0，擋板底部直線n正好與調(diào)壓室底板相 重合。由S角函數(shù)關(guān)系式可知
，顯然sin0為正 值，因此可W求出0值。
[0043] 由局部詳圖可得m-sin0=h(l+cos0)，進(jìn)而可W得到
[0045] 從而可求得
[0046] n=m.COS白+h. sin白
[0047]對(duì)于弧長(zhǎng)1，隨著活動(dòng)擋板的轉(zhuǎn)動(dòng)可知弧長(zhǎng)1所對(duì)應(yīng)的弧度為0，所對(duì)應(yīng)的半徑為轉(zhuǎn) 軸的高度h，由弧長(zhǎng)公式可求得弧長(zhǎng)1的長(zhǎng)度
[004引l = 0.h
[0049] 當(dāng)活動(dòng)擋板快要關(guān)閉時(shí)，在阻抗孔口設(shè)置緩沖裝置，避免活動(dòng)擋板關(guān)閉過(guò)快與調(diào) 壓室底板碰撞發(fā)生破壞。
[0050]如圖3所示，當(dāng)機(jī)組發(fā)生甩負(fù)荷工況時(shí)，水輪機(jī)導(dǎo)葉機(jī)組關(guān)閉，引水隧桐中的水流 在慣性的作用下繼續(xù)往前流動(dòng)。由于導(dǎo)葉關(guān)閉，水流通過(guò)調(diào)壓室阻抗孔流入調(diào)壓室內(nèi)。此時(shí) 阻抗孔上的活動(dòng)擋板在水壓的作用下開(kāi)啟，當(dāng)開(kāi)到一定程度時(shí)，尾部擋板便與調(diào)壓室地板 接觸，防止活動(dòng)擋板進(jìn)一步開(kāi)啟，W免開(kāi)度超過(guò)90度不能在水流流出時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。
[0051 ] 如圖4所示，當(dāng)隧桐內(nèi)的水流停止流入調(diào)壓室時(shí)，調(diào)壓室水位達(dá)到最高，在涌浪壓 力的作用下調(diào)壓室內(nèi)的水流開(kāi)始流出調(diào)壓室，此時(shí)活動(dòng)擋板處于最大開(kāi)度狀態(tài)。在水流的 沖擊W及活動(dòng)擋板的自重的作用下，活動(dòng)擋板開(kāi)始關(guān)閉。在活動(dòng)擋板快要關(guān)閉的時(shí)候，緩沖 轉(zhuǎn)置開(kāi)始工作，對(duì)擋板施加反向作用力，減緩活動(dòng)擋板關(guān)閉速度，防止由于關(guān)閉速度過(guò)快在 關(guān)閉結(jié)束時(shí)由于碰撞而發(fā)生破壞。當(dāng)活動(dòng)擋板關(guān)閉后，相比流入時(shí)阻抗孔面積減小，由調(diào)壓 室阻抗孔的水頭損失與阻抗孔面積的平方成反比，因此加大了水流流出阻抗孔的水頭損 失，加快了調(diào)壓室內(nèi)水位波動(dòng)的衰減，更加有利于調(diào)壓室的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0052]某電站為含長(zhǎng)引水隧桐的水電站，采用"一桐立機(jī)"的布置形式，布置簡(jiǎn)圖如圖9所 示。引水發(fā)電系統(tǒng)由進(jìn)水口、長(zhǎng)引水隧桐、調(diào)壓室、壓力管道等部分組成。水庫(kù)進(jìn)水口到調(diào)壓 室的距離為18200.OOm,調(diào)壓室到1#分岔點(diǎn)距離為903.OOm, 1#分叉點(diǎn)到2#分岔點(diǎn)的距離為 21m,1#分叉點(diǎn)到1#機(jī)組距離為93.56m，1#機(jī)組到下水庫(kù)距離為41.OOm,2#分叉點(diǎn)到2#機(jī)組 距離為84.56m 機(jī)組到下水庫(kù)距離為41.OOm 到3#機(jī)組距離為82.25m，3#機(jī)組到下水庫(kù) 距離為41.00m。調(diào)壓室阻抗孔直徑經(jīng)優(yōu)化選為5.00m，大井直徑為25.00m。輸水系統(tǒng)選用 7.9m直徑，糖率選取平均糖率。電站裝設(shè)3臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)引用流量75.SOm^ S，額定水頭253.OOm，額定轉(zhuǎn)速為250r/min。
[0053]工況:上游正常蓄水位，下游設(shè)計(jì)洪尾水位，立臺(tái)機(jī)組帶額定負(fù)荷運(yùn)行，同一時(shí)間S臺(tái)機(jī)組同時(shí)甩額定負(fù)荷；
[0化4] 通過(guò)公式
[0057] n=m.COS白+h. sin白[0化引 l = 0.h
[0059]確定活動(dòng)擋板的相關(guān)尺寸。
[0060]目前研究過(guò)渡過(guò)程一般W數(shù)值模擬為主，本實(shí)施例利用較為成熟的水電站過(guò)渡過(guò) 程計(jì)算軟件對(duì)該工況進(jìn)行模擬，通過(guò)研究調(diào)壓室涌浪及進(jìn)出調(diào)壓室阻抗孔流量變化過(guò)程， 對(duì)該發(fā)明在加快調(diào)壓室水位波動(dòng)衰減的作用中的實(shí)用性作進(jìn)一步分析。
[0061]本應(yīng)用實(shí)例中通過(guò)改變b的大小來(lái)調(diào)節(jié)流入與流出時(shí)阻抗孔面積大小的比值，即 采用不同的調(diào)壓室阻抗孔口流出面積進(jìn)行該過(guò)渡過(guò)程工況的模擬，具體計(jì)算結(jié)果如圖9及 圖10所示。
[0062]如圖9所示，調(diào)壓室阻抗孔口流出面積分別取為流入面積（固定值）的1/1、1/2、1/ 3、1/4、1/5。當(dāng)機(jī)組開(kāi)始甩負(fù)荷時(shí)，此時(shí)引水隧桐中的水流流入調(diào)壓室。由于在水流流入調(diào) 壓室時(shí)沒(méi)有改變阻抗孔的面積，因此不改變通過(guò)阻抗孔流入調(diào)壓室內(nèi)的水流流量，如圖9及 圖10所示，開(kāi)始時(shí)，隧桐中的水流涌入調(diào)壓室，此時(shí)調(diào)壓室水位上升，通過(guò)阻抗孔的水流為 正。當(dāng)時(shí)間到達(dá)263.40s時(shí)，此時(shí)阻抗孔的流量變?yōu)?.OOmVs,調(diào)壓室涌浪到達(dá)最高水位為 2114.67m。由圖11及圖12可W看出，機(jī)組蝸殼末端最大壓力及機(jī)組最大轉(zhuǎn)速上升率均未變 化。
[0063]此后通過(guò)調(diào)壓室的流量開(kāi)始由正變?yōu)樨?fù)值，調(diào)壓室涌浪開(kāi)始降低。由于活動(dòng)擋板 關(guān)閉W后，阻抗孔的面積發(fā)生了變化，因此，通過(guò)阻抗孔的流量也相應(yīng)的發(fā)生了變化，如圖 10所示。由圖10可W看出，隨著阻抗孔面積的變化，流出阻抗孔的最大流量及出現(xiàn)時(shí)間也發(fā) 生了變化。隨著阻抗孔面積的減小，流出阻抗孔的最大流量也逐漸減小，因此最大流量出現(xiàn) 的時(shí)間相應(yīng)的提前。隨著流出調(diào)壓室時(shí)阻抗孔面積的減小，調(diào)壓室涌浪波動(dòng)也逐漸減小，且 在W后的波動(dòng)周期中，波動(dòng)衰減也更加快速，說(shuō)明本發(fā)明通過(guò)改變調(diào)壓室水流回流時(shí)阻抗 孔面積的大小來(lái)加速調(diào)壓室水位波動(dòng)的衰減是切實(shí)可行且效果顯著的。
[0064] W上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做出詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí) 施方式。對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的原理和技術(shù)思想的范圍內(nèi)，對(duì)運(yùn)些實(shí)施 方式進(jìn)行多種變化、修改、替換和變形仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種加快調(diào)壓室水位波動(dòng)衰減的阻抗孔，包括連通引水隧洞和調(diào)壓室底部的阻抗 孔，其特征在于:所述調(diào)壓室底部靠近阻抗孔處安裝有的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸上安裝有活動(dòng)擋 板，當(dāng)水流從阻抗孔流入調(diào)壓室時(shí)，所述活動(dòng)擋板在自動(dòng)開(kāi)啟，當(dāng)水流從阻抗孔流出調(diào)壓室 時(shí)，所述活動(dòng)擋板處于閉合狀態(tài)時(shí)，限制水流流出時(shí)阻抗孔的面積。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加快調(diào)壓室水位波動(dòng)衰減的阻抗孔，其特征在于:所述活動(dòng)擋 板靠近轉(zhuǎn)軸的端部輪廓包括圓弧段和直線段，當(dāng)活動(dòng)擋板完全開(kāi)啟時(shí)，直線段與調(diào)壓室底 板重合，阻止了活動(dòng)擋板的進(jìn)一步張開(kāi);所述圓弧段用于防止活動(dòng)擋板旋轉(zhuǎn)時(shí)與調(diào)壓室發(fā) 生摩擦造成破壞。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的加快調(diào)壓室水位波動(dòng)衰減的阻抗孔，其特征在于:所述擋板與 調(diào)壓室底板之間設(shè)有緩沖裝置。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的加快調(diào)壓室水位波動(dòng)衰減的阻抗孔，其特征在于:所述直線段 包括相互具有夾角Θ的長(zhǎng)度η與長(zhǎng)度m的直線，式中，a轉(zhuǎn)軸至調(diào)壓室底板邊界的長(zhǎng)度，b活動(dòng)擋板超出調(diào)壓室底板的長(zhǎng)度，1圓弧段弧 長(zhǎng)，h轉(zhuǎn)軸中心至調(diào)壓室底板的高度，活動(dòng)擋板的厚度為2h，活動(dòng)擋板所能開(kāi)啟的最大弧度 為θ〇5. -種加快調(diào)壓室水位波動(dòng)衰減的方法，其特征在于:在所述調(diào)壓室底部靠近阻抗孔 處安裝轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸上安裝有活動(dòng)擋板，所述活動(dòng)擋板在水流從阻抗孔流入調(diào)壓室時(shí)自 動(dòng)開(kāi)啟，在水流從阻抗孔流出調(diào)壓室時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)阻抗孔口面積。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的加快調(diào)壓室水位波動(dòng)衰減的方法，其特征在于:阻抗孔口面積 在過(guò)渡過(guò)程中自動(dòng)變化，當(dāng)隧洞中的水流流入調(diào)壓室時(shí)，擋板迅速打開(kāi)，阻抗孔面積較大， 可以很好地反射水錘波;而當(dāng)調(diào)壓室內(nèi)水流開(kāi)始回流時(shí)，活動(dòng)擋板關(guān)閉，縮小回流時(shí)阻抗孔 的面積，增大水流經(jīng)過(guò)阻抗孔的水頭損失，加快調(diào)壓室水位波動(dòng)的衰減。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種加快調(diào)壓室水位波動(dòng)衰減的阻抗孔及方法，該阻抗孔是在調(diào)壓室阻抗孔口增加活動(dòng)擋板和緩沖裝置。該方法是讓阻抗孔口面積在過(guò)渡過(guò)程中自動(dòng)變化，當(dāng)隧洞中的水流流入調(diào)壓室時(shí)，擋板迅速打開(kāi)，阻抗孔面積較大，可以很好地反射水錘波；而當(dāng)調(diào)壓室內(nèi)水流開(kāi)始回流時(shí)，活動(dòng)擋板關(guān)閉，縮小回流時(shí)阻抗孔的面積，增大水流經(jīng)過(guò)阻抗孔的水頭損失，加快調(diào)壓室水位波動(dòng)的衰減。通過(guò)推導(dǎo)的計(jì)算公式，可以確定活動(dòng)擋板各相關(guān)尺寸以及開(kāi)啟角度。本發(fā)明在滿足其他調(diào)保要求的前提下，可以大大加快調(diào)壓室水位波動(dòng)的衰減，改善電站的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
【IPC分類(lèi)】E02B9/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105442506
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510767895
【發(fā)明人】俞曉東, 張健, 劉甲春, 張磊, 陳 勝
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月11日