第9章水錘(新)

1、 第九章第九章 水電站水錘與調(diào)節(jié)保證水電站水錘與調(diào)節(jié)保證 知識(shí)要點(diǎn)：知識(shí)要點(diǎn)：水錘現(xiàn)象，水錘的基本方程，水錘波的傳播速水錘現(xiàn)象，水錘的基本方程，水錘波的傳播速 度，直接水錘和間接水錘，水錘連鎖方程，水錘波在水管度，直接水錘和間接水錘，水錘連鎖方程，水錘波在水管 特性變化處的反射，導(dǎo)葉開(kāi)度以直線規(guī)律變化的水錘，第特性變化處的反射，導(dǎo)葉開(kāi)度以直線規(guī)律變化的水錘，第 一相水錘和極限水錘，起始開(kāi)度和關(guān)閉規(guī)律對(duì)水錘的影響，一相水錘和極限水錘，起始開(kāi)度和關(guān)閉規(guī)律對(duì)水錘的影響， 水錘壓力沿管道長(zhǎng)度的分布，開(kāi)度變化終了后的水錘現(xiàn)象。水錘壓力沿管道長(zhǎng)度的分布，開(kāi)度變化終了后的水錘現(xiàn)象。 水錘計(jì)算特征線法，復(fù)雜管

2、徑的水錘計(jì)算特點(diǎn)，反擊式水水錘計(jì)算特征線法，復(fù)雜管徑的水錘計(jì)算特點(diǎn)，反擊式水 輪及水錘計(jì)算特點(diǎn)，調(diào)節(jié)保證計(jì)算的任務(wù)和內(nèi)容，機(jī)組轉(zhuǎn)輪及水錘計(jì)算特點(diǎn)，調(diào)節(jié)保證計(jì)算的任務(wù)和內(nèi)容，機(jī)組轉(zhuǎn) 速變化的常用計(jì)算公式，水錘計(jì)算條件的選擇，減小水錘速變化的常用計(jì)算公式，水錘計(jì)算條件的選擇，減小水錘 壓力的措施。壓力的措施。 重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)難點(diǎn)：水錘基本概念和水錘基本方程，水錘傳播、反水錘基本概念和水錘基本方程，水錘傳播、反 射基本概念。射基本概念。 第九章 水電站的水錘與調(diào)節(jié)保證 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 第二節(jié) 水錘的基本方程 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 第五節(jié) 復(fù)雜管路的水

3、錘計(jì)算 第六節(jié) 反擊式水輪機(jī)水錘計(jì)算特點(diǎn) 第七節(jié) 調(diào)節(jié)保證計(jì)算 第八節(jié) 水錘計(jì)算條件的選擇減小水錘 壓強(qiáng)的措施 第九章第九章 水電站的水錘與調(diào)節(jié)保證水電站的水錘與調(diào)節(jié)保證 第九章 水電站的水錘與調(diào)節(jié)保證 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 不穩(wěn)定工況的原因： 一、水電站不穩(wěn)定工況 (Unbalanced condition) 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 在電力系統(tǒng)中工作的水電站 輸電線中斷 機(jī)組丟棄所有負(fù)荷 n上升 導(dǎo)葉關(guān)閉 管道流速減小 產(chǎn)生水錘 負(fù)荷減少或個(gè)別回路中斷機(jī)組甩部分負(fù)荷（仍與電力系統(tǒng)相連） 水錘壓力升高、轉(zhuǎn)速上升 機(jī)組本身水力系統(tǒng)受影響 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 各

4、種因素相互依存的一般關(guān)系 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 水電站不穩(wěn)定現(xiàn)象 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 二、水力不穩(wěn)定現(xiàn)象的計(jì)算條件 (Computational boundary) 水電站事故引起的電站負(fù)荷從100%減到零 電力系統(tǒng)負(fù)荷減少，或某些事故使電站甩去部分 負(fù)荷 電力系統(tǒng)負(fù)荷增加或其它電站事故使水電站部分 增荷 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 三、研究水錘現(xiàn)象的目的 (Purposes of Waterhammer analysis) 作為設(shè)計(jì)、校核壓力水管、蝸殼、水輪機(jī)強(qiáng)度 的依據(jù) （由最大內(nèi)水壓強(qiáng)確定） 作為布置壓力水管路線和檢驗(yàn)尾水管內(nèi)真空度 的依據(jù) （計(jì)算最小內(nèi)水

5、壓強(qiáng)） 研究水錘現(xiàn)象與機(jī)組運(yùn)行的關(guān)系（調(diào)保計(jì)算） 研究減少水錘壓強(qiáng)的措施 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 四、水錘現(xiàn)象(Waterhammer phenomenon) 閥門(mén)關(guān)閉 閥門(mén)上游端流速減少V 慣性作用 3 1 HHH壓力升高管段內(nèi)： A很小 很小 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 當(dāng)發(fā)生了水錘壓力升高時(shí)，管道 的管壁產(chǎn)生了彈性膨脹，水體受 到了壓縮，水的密度有所增加。 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 由沖量原理：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)動(dòng)量的改變等于所受的外力，即 VmtP VLAA g tHAAAHH )( )( )()( V g C A A HH )(VV g C V g C H o 因?yàn)橐?/p>

6、為A與與H，V 相比很小，可忽略，則得相比很小，可忽略，則得 ,C t L 忽略二階以上微量，并注意到忽略二階以上微量，并注意到得 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 設(shè)閥門(mén)突然關(guān)閉（Ts= 0） C L to 0: o VV pppp : HHHH oo : dddd : 3 2 V0 C H0 L A PB H 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 0 0:VV pppp : oo HHHH : dddd : C L t C L2 V0 C H0 L A PB H 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 C L t C L32 0: o VV pppp : HHHH oo : dddd: H0 0:

7、o VV pppp : HHHH oo : dddd: D V0 C H0 L A PB H 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 C L t C L43 0 0:VV pppp : oo HHHH : dddd : H0 0: o VV pppp : HHHH oo : dddd: D V0 C H0 L A PB H 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 波 速 C (waterhammer wavespeed) D Tf Tf H KrE gE C K DE E C w w w r E K /21 / 1 / ) 2 明鋼管：（ smsm smC /1350/1200 /900 小小直直徑徑鋼鋼

8、管管中中 大大直直徑徑鋼鋼管管中中 smE/1439 3 3 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 其它情況的水錘波速： 加箍的鋼管（指箍管和有加勁環(huán)的鋼管） )( 0 2 l F r E KK s s 式中：0管壁實(shí)際厚度； F和l箍的截面積和沿管軸線的中心距。 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 其它情況的水錘波速： 厚壁管 2 2 2 1 2 1 2 2 r rr rr EK 21,r r 管道的內(nèi)外半徑 E 管材的彈性模量 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 鋼筋混凝土管 )(f E E r E K c s 2 c 注意： 除均質(zhì)薄壁管的波速公式精確外，其它組合管的波速只能 近似表示，取決于原

9、始數(shù)據(jù)的精度。 第一相水錘（高水頭電站），對(duì)C值精度要求高，C值對(duì)水 錘值影響大。 極限水錘（低水頭電站），對(duì)C值精度要求偏低，C值對(duì)水 錘值影響小。 第一節(jié) 水錘現(xiàn)象及研究水錘的目的 第二節(jié)第二節(jié) 水錘的基本方程水錘的基本方程 (Basic equations of waterhammer) 第二節(jié) 水錘的基本方程 一、一般方程 (General equations) ) 2 ( , 0 D f vv x H g x v v t v 0 2 t H x v g C 第二節(jié) 水錘的基本方程 x v g c t H x H g t v 2 二、簡(jiǎn)化水錘計(jì)算的基本方程二、簡(jiǎn)化水錘計(jì)算的基本方程 x

10、 v v 第二節(jié) 水錘的基本方程 三、方程的解 (Solution of equations) (*) ) c x t ( f) c x t (F c g VVV (*) c x t ( f) c x t (FHHH 0 0 第二節(jié) 水錘的基本方程 3. F和f的任意函數(shù)值由起始條件及邊界條件決定 )()(cdFabfH P t ) c x t (f) c x t (F 第二節(jié) 水錘的基本方程 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 第三節(jié)第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法水錘計(jì)算的解析法 (Analytical method) 一、直接水錘和間接水錘 (Direct waterhammer and indirect

11、 waterhammer) 1 相長(zhǎng)：水錘波在管道中傳播一個(gè)來(lái)回的歷時(shí) 周期：兩個(gè)相長(zhǎng)為一個(gè)周期 直接水錘：當(dāng)水輪機(jī)開(kāi)度的調(diào)節(jié)時(shí)間 時(shí)，這種水錘 現(xiàn)象習(xí)慣上稱(chēng)之為直接水錘。 C L tr 2 C L tT r 4 2 rs tT 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 )VV( g c HH 00 00 V g c HHH 0) c x t (f 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 若水輪機(jī)開(kāi)度調(diào)節(jié)時(shí)間 ，這種 水錘現(xiàn)象稱(chēng)為間接水錘。 rs tT 2 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 由上面的方程建立AB間的關(guān)系：對(duì)于丟荷 )( )( 0 0 0 0 2 2 2 2 1 H f H F v fFV g c fFH 聯(lián)聯(lián)立立

12、1 1 0 21022 1011 02205 . 15 . 1 05 . 15 . 1011 01105 . 05 . 0 05 . 05 . 0000 2 11 1 2 11 1 2 1 1 )(2)(2 )(2)(2 )(2)(2 )(2)(2 ni i ninn AABB BBAA AABB BBAA vvvv vvvv vvvv vvvv 0 2gH cVmax 0 H Hi i 連鎖方程只要知道了開(kāi)度的變化規(guī)律，在甩荷情 況下各相未的水錘壓強(qiáng)就可以求解。 注意該方程對(duì)水斗式水輪機(jī)是精確的，而對(duì)反擊 式則是近似的。 不便之處：必須逐相進(jìn)行連鎖求解。 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 反射系數(shù)

13、入射波入射波 反射波反射波 r 三、水錘波的反射(Reflection of waterhammer) 入射波入射波 透射波透射波 s 1 rs 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 假設(shè)從管1有一入射波 ，在變徑處的反射系數(shù) 為 ，透射系數(shù)為 ，則 ， 由變徑處的邊界條件有 1 F 1 r 1 s 111 Frf 112 FsF 21 HH 11211 1srFfF 1 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 2 11 2 20 0 22 0 1 10 0 11 0 22 2 2022 11 1 1011 1 2 2 1 2 2 F fF ) V V ( gH Vc H ) V V ( gH Vc H )fF( c

14、g VVV )fF( c g VVV 令令 ， 水錘常數(shù)水錘常數(shù) 0 11 1 2gH Vc 0 22 2 2gH Vc 2 20 1 10 V V V V 21 2 1 21 12 1 1 1 2 1 2 1 1 s r r r 并由連續(xù)性方程并由連續(xù)性方程 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 0 22 0 11 21 12 1 2 2 gH Vc gH Vc r 2 1 ；水庫(kù)邊界，等值負(fù)反射 等值正反射；閥門(mén)全關(guān)， 同號(hào)反射異號(hào)反射 -1r V A . 1r V 0A . 0r ; 0r . 2 1 12 122 1 03 2 1 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 假設(shè)F1為入射波，管1的反射為 f1，管

15、2的透射波為F2 ，管3 的透射波為 F3 。 F2 2 F1 f f1 2 1 3 F F3 2311 FFfF 132 QQQ 133221 132132 1 r 133221 32 1 2 s 2 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 只考慮閥門(mén)處為水斗式水輪機(jī)（噴咀）的情況， 出流規(guī)律， gHVA20000 2gHAV 0 V V 0 0 H H 1 F 3 0 0 00000 2 2 H HH V V gH gH V V 則則 令令 則則 (孔口的面積，孔口的面積，A A管道面積管道面積 ) ) 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 f 設(shè)入射波為F，反射波為f，則 r r 1 1 0 00 0 0 22

16、1 11 HfF )V,( g cV )( g cV )( g cV )VV( g c fF maxmaxmax 1 1 r即即 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 利用上兩式，消去 導(dǎo)葉實(shí)際關(guān)閉時(shí)間 Tz 兩端對(duì)水錘壓力值影響很小， 取中間直線段 Ts 為有效關(guān)閉時(shí)間， 假定導(dǎo)葉依直線規(guī)律關(guān)閉 Tz 全部關(guān)閉時(shí)間 四、開(kāi)度依直線規(guī)律變化的水錘(Linear closing law) zs TT7 . 0 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 最大水錘出現(xiàn)在第一相未 第一相水錘 t 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 條件：水錘波在水管未端產(chǎn)生同號(hào)反射，即 ， 水錘壓強(qiáng)： （丟荷）， （增荷） 0r1 0 2 1 1 011

17、 2 1 1 011 ss r cT L T t2 s TgH LV 0 max 0 1 1 2 1 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 對(duì)于丟棄滿負(fù)荷情況對(duì)于丟棄滿負(fù)荷情況 ， ， 由條件由條件 ，得，得 （高水頭電站）（高水頭電站） 1 0 smc/1000 smV/5 max 1 2 0 0 gH cVmax mH250 0 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 條件：水錘波在水管未端產(chǎn)生異號(hào)反射，即條件：水錘波在水管未端產(chǎn)生異號(hào)反射，即 ，或，或 ， 水錘壓強(qiáng)最大水錘壓強(qiáng)最大 上下移動(dòng)上下移動(dòng) 0r1 0 const 1 m 11 iiii mimi 1 ， 2 2 m )( m 4 2 2 2 研究表明：

18、在直線關(guān)閉的情況下研究表明：在直線關(guān)閉的情況下 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 開(kāi)度依直線關(guān)閉時(shí)的開(kāi)度依直線關(guān)閉時(shí)的 兩種水錘現(xiàn)象兩種水錘現(xiàn)象 對(duì)于開(kāi)度直線變化情況，首先判 別水錘類(lèi)型然后選擇公式求解 水錘類(lèi)型可用圖9-7中查出 I區(qū)： ，極限正水錘 II區(qū)： ，第一相正水錘 區(qū)：直接水錘 區(qū)： ，極限負(fù)水錘 區(qū)： ，第一相負(fù)水錘 1 m m 1 1 m m 1 水錘類(lèi)型區(qū)分圖水錘類(lèi)型區(qū)分圖 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 五、起始開(kāi)度和關(guān)閉規(guī)律對(duì)水錘的影響五、起始開(kāi)度和關(guān)閉規(guī)律對(duì)水錘的影響 1 座標(biāo)上是一根通過(guò)零點(diǎn)的直線，斜率為2。 00 00 00 00 2 棄全荷 gH cV HH VV V g c

19、 HVV g c H d d maxmax , 0V )( 0 在在 d 或 ， 無(wú)關(guān)，平行 直線 )4( 2 2 m 2 2 m 0 與與 m 0 0 1 1 2 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 0 1 1 2 )( m 4 2 2 0 2 d 直接水錘直接水錘 間接水錘間接水錘 0 0=x 1 0 1m m1 m 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 v最大水錘并不發(fā)生丟棄滿負(fù)荷之時(shí)，而發(fā)生在丟棄較小負(fù) 荷之時(shí)。 v低水頭電站值較大，在0 較小時(shí)，仍有可能發(fā)生第一相 水錘。 v最大壓力升高 并不一定會(huì)發(fā)生，若空轉(zhuǎn)開(kāi)度 ，而 任何情況下 ， 是不可能發(fā)生的，而 到0，導(dǎo) 葉關(guān)閉很慢，水錘壓力升高值大大減小了。

20、 v實(shí)際關(guān)閉時(shí)間比直線關(guān)閉時(shí)間要長(zhǎng)，丟棄小負(fù)荷不起控制 作用。 max x x 0 2 d x 從圖中得出結(jié)論從圖中得出結(jié)論 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 關(guān)閉規(guī)律是可以通過(guò)調(diào)速系統(tǒng)改變的，合理的關(guān)閉規(guī)律可減小水錘。 在直線關(guān)閉情況下：低水頭電站max 在后，高水頭電站max 在前。 2 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 六、水錘壓強(qiáng)沿水管長(zhǎng)度的分布 水錘升高沿線的分布 管道的強(qiáng)度計(jì)算 負(fù)水錘壓力降低間接水錘 管道的線路布置 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 2 1閥門(mén)突然關(guān)閉產(chǎn)生的直接水錘 沿水管全長(zhǎng)的最大壓力升高是相同的，其值等于 壓力降低沿管長(zhǎng)的分布 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 Ts時(shí)間內(nèi) 水錘波通過(guò)P斷面與

21、水 庫(kù)之間的距離，又從水庫(kù)回 到斷面P 間接水錘現(xiàn)象：P斷面以上 直接水錘現(xiàn)象：P斷面以下 2 s cT 2 s cT L 直接水錘直接水錘 L 2 s cT L sr T c L t 2 2 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 若長(zhǎng)度 即 ，則在水管中發(fā)生間接 水錘。 2 s cT L sr T c L t 2 3 水庫(kù)以下的任一斷面，從水庫(kù)反射回的負(fù)波與從下游段 傳來(lái)的正波相遇。斷面距水庫(kù)越近，其相遇就越早，其 水錘壓力升高值就越小。 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 在開(kāi)度直線變化情況下，極限水錘和第一相水錘的 分布規(guī)律是不同的。 A m P max A m P max L L （i）極限水錘的分布規(guī)律

22、規(guī)律：按直線分布的，任意 點(diǎn)P的最大水錘值： 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 （ii）第一相水錘的分布規(guī)律 v 規(guī)律：規(guī)律： 正水錘，分布曲線上凸正水錘，分布曲線上凸 負(fù)水錘，分布曲線下凹負(fù)水錘，分布曲線下凹 v 任意點(diǎn)任意點(diǎn)P P的最大壓強(qiáng)值的最大壓強(qiáng)值: : 發(fā)生在發(fā)生在A A點(diǎn)最大水錘壓力傳點(diǎn)最大水錘壓力傳 到到P P點(diǎn)之時(shí)。點(diǎn)之時(shí)。 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 s AP s AP s TgH Vl TgH VlL TgH LV 000 maxmaxmax )( , v 任意點(diǎn)任意點(diǎn)P P的最大壓強(qiáng)值的最大壓強(qiáng)值: : AP AP A cc L A c L P 00 222max 1 2 1 2

23、 BP BP A c P 0 2 1 2 max 七、開(kāi)度變化終了后的水錘現(xiàn)象 c c r 1 1 c 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 1. 閥門(mén)在第n相全部關(guān)閉 閥門(mén)的反射：同號(hào)等值 水庫(kù)末的降壓波+經(jīng)閥門(mén)反射的 降壓波+ 一個(gè)升壓波 （第n+1相的水錘壓力） = -（第n相水錘壓力） 1 , 0r c 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 2.閥門(mén)在第n相未全部關(guān)閉 可能有三種情況 0 c 則 閥門(mén)反射是同號(hào)減值的。 則 閥門(mén)不發(fā)生反射。 則 閥門(mén)處變號(hào)減值反射。 1 c 10 r 1 c 0 r 1 c 01r 0 c 第三節(jié) 水錘計(jì)算的解析法 第四節(jié)第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法水錘計(jì)算的特征線法 (Cha

24、racteristic methods) 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 解析法特點(diǎn)：應(yīng)用簡(jiǎn)便，但難以求解復(fù)雜問(wèn)題 特征線法：原則上可解決任何形式的邊界條件問(wèn) 題，可準(zhǔn)確反映水輪機(jī)的特性，也可考慮摩阻的 影響，用于數(shù)值計(jì)算。 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 已知A點(diǎn)在（t-tAP）時(shí)刻的流速、壓強(qiáng) B點(diǎn)（t-tBP）時(shí)刻的流速、壓強(qiáng)（初始條件） H0 ABP L 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 一、以為坐標(biāo)的特征線法的原理 )()( )()( 0 0 tftF c g VVV tftFHHH PPPP t P t PPPP t P t P點(diǎn)在時(shí)刻t的壓力和流速變化為： )()( )()( 0 0 AP A

25、 AP AAA tt A tt AP A AP AAA tt A tt ttfttF c g VVV ttfttFHHH APAP APAP 對(duì)A點(diǎn)，在（t-tAP）時(shí)刻，類(lèi)似可得（tAP=lAP/c） )()( )()( tfttf c g VV tfttfHH P AP AP t A tt P AP AP t A tt AP AP 因因F F是由是由A A向向P P傳播的反向波，故傳播的反向波，故FA(t-tAP)=FP(t)， 因水管特性不變，因水管特性不變，V VA A0 0=V=VP P0 0，將上兩式相減，得：，將上兩式相減，得： 在上式中，將在上式中，將f f消去，用壓力、流速相

26、對(duì)值和水消去，用壓力、流速相對(duì)值和水 錘常數(shù)表示，得：錘常數(shù)表示，得： )( P t A tt P t A tt vv APAP 2 反向方程反向方程 )()( )()( 0 0 PB B PB BBB tt B tt PB B PB BBB tt B tt ttfttF c g VVV ttfttFHHH PBPB PBPB 對(duì)對(duì)B B點(diǎn)，在（點(diǎn)，在（t-tPB）時(shí)刻，可寫(xiě)類(lèi)似方程（）時(shí)刻，可寫(xiě)類(lèi)似方程（tPB=lPB/c）：）： 因因f f是由是由B向向P P傳播的正向波，故傳播的正向波，故fB(t-tPB)=fP(t)，將，將B B 點(diǎn)方程和點(diǎn)方程和P P點(diǎn)方程相減，類(lèi)似處理得：點(diǎn)方程相

27、減，類(lèi)似處理得： )(2 P t B tt P t B tt vv PBPB 正向方程正向方程 1.特征線方程所跨越的管段（如AP、PB）必須是特 性不變的，如特性變化應(yīng)轉(zhuǎn)化為等價(jià)管。 2.管段首尾兩點(diǎn)下標(biāo)的時(shí)差應(yīng)恰好等于水錘波通過(guò) 這個(gè)管段所需的時(shí)間，即 , 。 用特征線法求解水錘問(wèn)題 C l t AP AP C l t PB PB 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 3. 原則上可求解任何復(fù)雜的水錘問(wèn)題原則上可求解任何復(fù)雜的水錘問(wèn)題 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 二、初始條件和邊界條件 初始條件：開(kāi)度變化前的恒定狀態(tài)初始條件：開(kāi)度變化前的恒定狀態(tài) 邊界條件：對(duì)簡(jiǎn)單管邊界條件：對(duì)簡(jiǎn)單管 B B點(diǎn)：壓力

28、恒定不變點(diǎn)：壓力恒定不變 A A點(diǎn)：取決于出流方式（沖擊式、反擊式、水泵或其它）點(diǎn)：取決于出流方式（沖擊式、反擊式、水泵或其它） 對(duì)沖擊式（噴咀）對(duì)沖擊式（噴咀） 0 B 1v 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 )(2 5 . 005 . 00 BABA vv 0 0 A 0000 1 A v0 5 . 0 B 已知：已知： 應(yīng)用反向方程：應(yīng)用反向方程： 代入上式，得：代入上式，得： 005 . 0 AB vv 再應(yīng)用正向方程，再應(yīng)用正向方程， )(2 15 . 015 . 0 ABAB vv 已知：已知： 05 . 0 B v0 5 . 0 B AA v 111 1 利用邊界條件：利用邊界條件：

29、代入正向方程可得：代入正向方程可得： 2 1 1 011 A A 用同樣的方法，求用同樣的方法，求 B v 5 . 1 ，再求，再求 B 2 可得：可得： AA A 12 022 2 1 用同樣的方法，求用同樣的方法，求 出各相水錘壓力。出各相水錘壓力。 連鎖方程的導(dǎo)出連鎖方程的導(dǎo)出 求解管道任意斷面P的水錘壓強(qiáng) v以為縱座標(biāo)， 為橫座標(biāo) v反向方程為過(guò) ， 斜率為 的直線 v正向方程為過(guò) 斜率為 的直線。 ),( A APAPAP tt A tttt vA tg2 ),( B tt B tttt PBPBPB vB tg2tg 1 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 求解管道進(jìn)口B的流速 v 過(guò) 點(diǎn)

30、作斜率 的反向特征線， 由B點(diǎn)的邊界條件 ， 知該直線橫 軸的交點(diǎn)即為 ),( P t P tt vP 2tg 0 B ),( B tttt PBPB vB 0 2 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 過(guò) 點(diǎn)，作斜率的正向特征線 ， A點(diǎn)的邊界條件,在時(shí)刻 的出流條件： ，直線與拋物線的交點(diǎn) 即為 。 ),( P t P tt vP tg2tg AP tt A tttttt APAPAP v 1 AP tt A 3 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 BPAPAPPBAP tttttttttt BAPBA 332 , 4 圖解法的最大計(jì)算時(shí)段為水錘波通過(guò) 各管段歷時(shí)最大公約數(shù)的2倍。 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線

31、法 利用特征方程，已知利用特征方程，已知A A點(diǎn)和點(diǎn)和B B點(diǎn)壓強(qiáng)和流速點(diǎn)壓強(qiáng)和流速 推求推求P P點(diǎn)的壓強(qiáng)和流速，再以點(diǎn)的壓強(qiáng)和流速，再以P P點(diǎn)作為已知、并利點(diǎn)作為已知、并利 用邊界條件，推求下一時(shí)段用邊界條件，推求下一時(shí)段A A點(diǎn)和點(diǎn)和B B點(diǎn)之值，如是點(diǎn)之值，如是 反復(fù)進(jìn)行，可求出各點(diǎn)水錘壓強(qiáng)和流速反復(fù)進(jìn)行，可求出各點(diǎn)水錘壓強(qiáng)和流速全過(guò)程全過(guò)程。 四、簡(jiǎn)單管水錘圖解實(shí)例 (Case analysis) 某水電站，靜水頭H0=120米， 壓力水管長(zhǎng)L=400米，其中最 大流速Vmax=4.5m/s，波速 C=1000m/s，假設(shè)水管末端為 噴咀，開(kāi)度以直線關(guān)閉有效 關(guān)閉時(shí)間Ts=2.4秒

32、，求丟棄全 負(fù)荷時(shí)壓力水管A、P、B三個(gè) 斷面的水錘壓強(qiáng)。 =1.91，2=3.82 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 繪圖步驟： 繪制v坐標(biāo)系 v為使作圖清晰準(zhǔn)確，特征線交角不宜過(guò)小，最好能接近為使作圖清晰準(zhǔn)確，特征線交角不宜過(guò)小，最好能接近9090 v軸：軸：v v 軸軸=1:2=1:2。 1 ， 1v 2 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 繪圖步驟： 22-2-2 ， FH=3.82EH=3.82HG。 注意作等腰三角形時(shí)應(yīng)計(jì)入注意作等腰三角形時(shí)應(yīng)計(jì)入軸和軸和v v軸的比例軸的比例 3 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 P1.4 P1.0 圖解法實(shí)例 F GEH - - | 1.2 - | t (s) 2

33、.4 1.0 0.5 0 | 1.80.6 =0.4 =0.8 0 1.0 0.5 B2.0B1.6B1.2B0.8A0 P0.2 B0.4 A0.4 P06 A0.8 A1.2 A1.6 A2.0 A2.4 P1.8 P2.2 =1.0 =0.2 =0.6 0.833 0.66 0.5 0.33 0.165 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 v 由由 v 水錘波從水錘波從A A傳到傳到P P的時(shí)間為的時(shí)間為 v 水錘波從水錘波從A A傳到傳到B B的時(shí)間為的時(shí)間為 v v 故此說(shuō)明故此說(shuō)明 A A0 0，P P0.2 0.2， ，B B0.4 0.4三點(diǎn)重合 三點(diǎn)重合 0000 )1( 1, 0A

34、v AA 秒秒20 1000 200 . C lAP 秒秒40 1000 400 . C lAB 10 0020 B 4 P 0.2 B 4 P vv . , 4 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 P1.4 P1.0 圖解法實(shí)例 F GEH - - | 1.2 - | t (s) 2.4 1.0 0.5 0 | 1.80.6 =0.4 =0.8 0 1.0 0.5 B2.0B1.6B1.2B0.8A0 P0.2 B0.4 A0.4 P06 A0.8 A1.2 A1.6 A2.0 A2.4 P1.8 P2.2 =1.0 =0.2 =0.6 0.833 0.66 0.5 0.33 0.165 第四節(jié) 水

35、錘計(jì)算的特征線法 v已知已知P P0.2 0.2，寫(xiě)出 ，寫(xiě)出P P0.2 0.2-A -A0.4 0.4正向方程 正向方程 v過(guò)過(guò)P P0.2 0.2作平行于 作平行于EFEF的直線，則的直線，則A A0.4 0.4在此直線上 在此直線上 v由由t t關(guān)系知關(guān)系知t=0.4t=0.4時(shí)，時(shí)，=0.833=0.833，在，在1.01.0和和0.80.8曲線之曲線之 間內(nèi)插的拋物線，反向線間內(nèi)插的拋物線，反向線P P0.2 0.2- A - A0.4 0.4與此拋線交點(diǎn)即 與此拋線交點(diǎn)即A A0.4 0.4 )( . A 4 PA 4 P vv 020020 2 5 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法

36、P1.4 P1.0 圖解法實(shí)例 F GEH - - | 1.2 - | t (s) 2.4 1.0 0.5 0 | 1.80.6 =0.4 =0.8 0 1.0 0.5 B2.0B1.6B1.2B0.8A0 P0.2 B0.4 A0.4 P06 A0.8 A1.2 A1.6 A2.0 A2.4 P1.8 P2.2 =1.0 =0.2 =0.6 0.833 0.66 0.5 0.33 0.165 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 v已知已知A A0.4 0.4，寫(xiě)出 ，寫(xiě)出A A0.4 0.4P P0.60.6的反向方程 的反向方程 v過(guò)過(guò)A A0.4 0.4點(diǎn)作 點(diǎn)作FGFG的平行線，則的平行線，則

37、P P0.6 0.6在此直線上。 在此直線上。 v已知已知B B0.4 0.4，寫(xiě)出 ，寫(xiě)出B B0.4 0.4P P0.60.6的正向方程 的正向方程 v過(guò)過(guò)B B0.4 0.4點(diǎn)作 點(diǎn)作EFEF的平行線，則的平行線，則P P0.6 0.6也在此直線。 也在此直線。 v上述兩直線的交點(diǎn)即為上述兩直線的交點(diǎn)即為P P0.6 0.6（該點(diǎn)與 （該點(diǎn)與A A0.4 0.4重合） 重合） )( . P 6 A 4 P 6 A 4 vv 0000 2 )( . P 6 B 4 P 6 B 4 vv 0000 2 6 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 P1.4 P1.0 圖解法實(shí)例 F GEH - - | 1

38、.2 - | t (s) 2.4 1.0 0.5 0 | 1.80.6 =0.4 =0.8 0 1.0 0.5 B2.0B1.6B1.2B0.8A0 P0.2 B0.4 A0.4 P06 A0.8 A1.2 A1.6 A2.0 A2.4 P1.8 P2.2 =1.0 =0.2 =0.6 0.833 0.66 0.5 0.33 0.165 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 v 已知已知P P0.6 0.6，作 ，作P P0.6 0.6-B -B0.8 0.8反向方程 反向方程 v 過(guò)過(guò)P P0.6 0.6作平行于 作平行于EFEF直線，因?yàn)橹本€，因?yàn)?，故此直線與，故此直線與 正軸的交點(diǎn)為正軸的交點(diǎn)為

39、B B0.8 0.8 0 D 7 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 P1.4 P1.0 圖解法實(shí)例 F GEH - - | 1.2 - | t (s) 2.4 1.0 0.5 0 | 1.80.6 =0.4 =0.8 0 1.0 0.5 B2.0B1.6B1.2B0.8A0 P0.2 B0.4 A0.4 P06 A0.8 A1.2 A1.6 A2.0 A2.4 P1.8 P2.2 =1.0 =0.2 =0.6 0.833 0.66 0.5 0.33 0.165 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 v已知已知P P0.6 0.6，作 ，作P P0.6 0.6-A -A0.8 0.8正向方程，即過(guò) 正向方程，即

40、過(guò)P P0.6 0.6作平行于 作平行于 FGFG的直線的直線 v因?yàn)橐驗(yàn)?時(shí)，時(shí)， 在在 與與 之間內(nèi)插之間內(nèi)插 拋物線拋物線 v兩線交點(diǎn)即為兩線交點(diǎn)即為 A A0.8 0.8。 。 0 . 1 t 667. 0 6 . 0 8 . 0 667. 0 8 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 P1.4 P1.0 圖解法實(shí)例 F GEH - - | 1.2 - | t (s) 2.4 1.0 0.5 0 | 1.80.6 =0.4 =0.8 0 1.0 0.5 B2.0B1.6B1.2B0.8A0 P0.2 B0.4 A0.4 P06 A0.8 A1.2 A1.6 A2.0 A2.4 P1.8 P2.2

41、 =1.0 =0.2 =0.6 0.833 0.66 0.5 0.33 0.165 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 87.0 max 9 再由再由A A0.8 0.8、 、B B0.8 0.8求 求P P1.0 1.0; ;由 由P P1.0 1.0求 求A A1.2 1.2、 、 B B1.2 1.2 P1.4 P1.0 圖解法實(shí)例 F GEH - - | 1.2 - | t (s) 2.4 1.0 0.5 0 | 1.80.6 =0.4 =0.8 0 1.0 0.5 B2.0B1.6B1.2B0.8A0 P0.2 B0.4 A0.4 P06 A0.8 A1.2 A1.6 A2.0 A2.4 P

42、1.8 P2.2 =1.0 =0.2 =0.6 0.833 0.66 0.5 0.33 0.165 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 P t A ttAP P t A tt P t A tt vvvv APAPAP )(2 P t B ttPB P t B tt P t B tt vvvv PBPBPB )(2 B tt P tPB B tt P t B tt P t PBPBPB vvvv )(2 A tt P tAP A tt P t A tt P t APAPAP vvvv )(2 在計(jì)算中考慮阻力損失和流速的方向性，在計(jì)算中考慮阻力損失和流速的方向性， 則特征方程可寫(xiě)為：則特征方程可寫(xiě)為：

43、水錘的基本方程 將兩個(gè)方程用一個(gè)未知因子加以線性組合得到： 注意到： 五、以x t為坐標(biāo)的特征線法 (Characteristic method) ) 2 ( , 0L1 D f vv x H g x v v t v 0L 2 2 t H x v g C 0 2D vfv ) t v x v g C () t H x Hg (L LL 2 21 dt dx x v t v dt dv , dt dx x H t H dt dH 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 如果令 上式就變成常微分方程 cV dt dx c g : , g c V g V dt dx 2 即即解得解得, c dt dx 0 2D

44、 vfv dt dv dt dH c g c dt dx 0 2D vfv dt dv dt dH c g C+ C- C+C- t 0 x P AB 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 忽略忽略V(Vc)V(Vc) 沿C- 特征線積分的形式 0dxQQ 2gDA f dQ gA c dH- P A P A P A X X 2 Q Q H H P A B i-1ii+ 1 N+1x 2t t 0 t x C+C- 0QQ 2gDA xf QQ gA c HH 0QQ 2gDA xf -QQ gA c -HH BB 2 BPBP AA 2 APAP )( )( 第四節(jié) 水錘計(jì)算的特征線法 現(xiàn)以以下水電站

45、有壓引水系統(tǒng)為算例（見(jiàn)圖）， 說(shuō)明特征線法的使用。 9 8 7 6 5 4 32 1 機(jī)組2 機(jī)組1 調(diào)壓室 水庫(kù) c/xt ttt 將管道分段，使每段，并將節(jié)點(diǎn)編號(hào)；現(xiàn)認(rèn)為 時(shí)刻各值已知，求時(shí)刻的值。 PAAP QSCH:C .ConstHH RP 水庫(kù)： 邊界： 串聯(lián)點(diǎn)，內(nèi)點(diǎn)： )23.(.QSCH:C )21.(.QSCH:C PAAP PBBP )45.(.QSCH:C )43.(.QSCH:C 2PAAP 1PBBP s tt22Ptt 11P ttP A t ) 2 QQ 2 QQ (HH 調(diào)壓室： 調(diào)壓室邊界： 調(diào)壓室的連續(xù)方程： )54.(.QSCH:C 1PBBP )56.(

46、.QSCH:C 2P1A1AP )57.(.QSCH:C 3P2A2AP 3P2P1P QQQ 3P2P1PP Q,Q,Q,H 分岔管： 分岔管可用高斯消去法，解上述四個(gè)方程，求出 。 3P2P1P Q,Q,Q 3P2P1P Q,Q,Q P H 0QQQ 1P3P2P - 0) S C S C S C () S 1 S 1 S 1 (HQQQ 2A 2A 1A 1A B B B2A1A P1P3P2P - P H P H 3P2P1P Q,Q,Q 上述四個(gè)方程也有另一種解法，避免用高斯法解方程。 可將特征線法方程三式中寫(xiě)出， ，利用流量連續(xù)方程可寫(xiě)出： 此式即： 從此式可立即解出 解出后，代入

47、特征線法方程的前三式中，可算出 的表達(dá)式，其中含有 )65.(.QSCH:C PBB1P )68.(.QSCH:C P1A1A2P )n,HH,(fQ t2P1PQP )n,HH,(fN t2P1PNP )( 2 I t) 2 NN ( 2 tt 2 t ttP PtP2P1P Q,n,N,H,H 水輪機(jī)： 出流方程： 出力方程： 運(yùn)動(dòng)方程： 聯(lián)立求解上述五個(gè)方程，求出： 第五節(jié)第五節(jié) 復(fù)雜管路的水錘計(jì)算復(fù)雜管路的水錘計(jì)算 第五節(jié) 復(fù)雜管路的水錘計(jì)算 直徑、管壁厚度和材料均不隨管長(zhǎng)變化 復(fù)雜管 第五節(jié) 復(fù)雜管路的水錘計(jì)算 2 1 第五節(jié) 復(fù)雜管路的水錘計(jì)算 22 c ,v 33 c ,v 11

48、 c ,v 等價(jià)管應(yīng)滿足的條件：等價(jià)管應(yīng)滿足的條件： 水體動(dòng)能 與原管相同 L vv v n c ii i n c ii m 11 i lL n ii i n ii i n i i m c L c c 11 1 必要的必要的 第五節(jié) 復(fù)雜管路的水錘計(jì)算 二、分岔管的水錘計(jì)算二、分岔管的水錘計(jì)算(Bifurcated pipelines) 1 1特征線法：特征線法：分岔點(diǎn)的值相同，在分岔點(diǎn)應(yīng)用連續(xù)方程。分岔點(diǎn)的值相同，在分岔點(diǎn)應(yīng)用連續(xù)方程。 在分岔點(diǎn)取在分岔點(diǎn)取3 3個(gè)相鄰斷面?zhèn)€相鄰斷面P P1 1、P P2 2、P P3 3，由于相距很近，可，由于相距很近，可 認(rèn)為認(rèn)為 ，通過(guò)，通過(guò)3 3個(gè)斷

49、面的流量個(gè)斷面的流量 則不等。則不等。 PPPP 321 321 PPP qqq、 )( 1 2 P t A ttAP P t A tt qq APAP )( 2 2 P t A ttCP P t C tt qq CPCP )( 3 2 P t B ttBP P t B tt qq BPBP 213 PPP qqq 寫(xiě)出特征方程和流量連續(xù)方程：寫(xiě)出特征方程和流量連續(xù)方程： 321 PPP qqq、 P 和和 利用上式，解出：利用上式，解出： 2簡(jiǎn)化方法：簡(jiǎn)化方法：（截支法） Q0Q1Q2 Q2Q1Q0 L 第五節(jié) 復(fù)雜管路的水錘計(jì)算 v再用加權(quán)平均法求串聯(lián)管的平均流速再用加權(quán)平均法求串聯(lián)管的平

50、均流速 v再用加權(quán)平均法求串聯(lián)管的平均波速再用加權(quán)平均法求串聯(lián)管的平均波速 v按等價(jià)管求間接水錘和直接水錘按等價(jià)管求間接水錘和直接水錘 L v v n c ii m 1 n ii i m c L c 1 Q0Q1Q2 Q2Q1Q0 L 第五節(jié) 復(fù)雜管路的水錘計(jì)算 第六節(jié)第六節(jié) 反擊式水輪機(jī)水錘反擊式水輪機(jī)水錘 計(jì)算特點(diǎn)計(jì)算特點(diǎn) 第六節(jié) 反擊式水輪機(jī)水錘計(jì)算特點(diǎn) 反擊式與沖擊式相比主要存在以下不同之處 v有蝸殼及尾水管，導(dǎo)葉調(diào)節(jié)流量有蝸殼及尾水管，導(dǎo)葉調(diào)節(jié)流量 v轉(zhuǎn)速變化影響過(guò)流能力轉(zhuǎn)速變化影響過(guò)流能力 vQ 變化變化 尾水管、蝸殼都有水錘現(xiàn)象尾水管、蝸殼都有水錘現(xiàn)象 Q 影響影響 管中水錘管中

51、水錘 第六節(jié) 反擊式水輪機(jī)水錘計(jì)算特點(diǎn) 蝸殼及尾水管的水錘現(xiàn)象極其復(fù)雜，不滿足一元 流假設(shè)，目前只能近似地加以計(jì)算。 反擊式水輪機(jī)的邊界條件只需知道 的關(guān)系 就可應(yīng)用前面的公式求解水錘問(wèn)題。 對(duì)中比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)，n對(duì)Q影響不大，尾水管長(zhǎng)度 可忽略。 , v 第六節(jié) 反擊式水輪機(jī)水錘計(jì)算特點(diǎn) 步驟：步驟： 1. 1.任取任取 作平行線與某作平行線與某 一開(kāi)度（如一開(kāi)度（如a a5 5）相交）相交 得相應(yīng)的得相應(yīng)的 從反擊式水輪機(jī)綜合特性曲線繪制 曲線的方法v H nD n 1 HD Q Q 2 1 1 0 10 10 H Dn n 0 2 1 0 10 HD Q Q i n1 i Q1 第六節(jié) 反

52、擊式水輪機(jī)水錘計(jì)算特點(diǎn) 1)( 1)1( 2 1 10 10 0 1010 1 i i iii i n n n H Dn H Dn n i i ii i i iii i i i Q Q HQD HQD Q Q v HQDQ HD Q Q 1)( )1( )( )1(, 10 1 010 2 1 01 2 1 0 01 2 1 2 1 1 2. 2. 換算公式換算公式 6 5 5 a a ii v 31, 第六節(jié) 反擊式水輪機(jī)水錘計(jì)算特點(diǎn) v A點(diǎn)：壓力水管（包括蝸殼）和尾水管的連接點(diǎn) v 特點(diǎn)：流量連續(xù)，兩側(cè)水錘壓力不同。 未知數(shù)： ，尾水管化等價(jià)管，蝸殼作為壓力管道 的延續(xù)。 對(duì)于尾水管較長(zhǎng)

53、的情況： AAA v, 21 第六節(jié) 反擊式水輪機(jī)水錘計(jì)算特點(diǎn) 0 c 21 1 A t A t A t v 21 , A t A t 21 , A t A t A t v B A1 C H0 A2 )(2 1A t B ttAB A t B tABt vv AB )( A t c ttAC A t c tt vv ACAC 2 2 第六節(jié) 反擊式水輪機(jī)水錘計(jì)算特點(diǎn) 以上方法未考慮機(jī)組轉(zhuǎn)速的影響。 在機(jī)組增荷或丟棄部分負(fù)荷時(shí)，機(jī)組與系統(tǒng)相連，機(jī)組轉(zhuǎn) 速受系統(tǒng)周波約束，不可能有很大變化。 在丟棄全部負(fù)荷而與系統(tǒng)解列時(shí)，機(jī)組轉(zhuǎn)速變化可能較大。 v 中比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)，中比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)，n 時(shí)時(shí)Q 影響不

54、大可忽略影響不大可忽略 v 高、低比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)，考慮高、低比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)，考慮n n的變化對(duì)水錘的影響是的變化對(duì)水錘的影響是 必要的。必要的。 第六節(jié) 反擊式水輪機(jī)水錘計(jì)算特點(diǎn) 第七節(jié)第七節(jié) 調(diào)節(jié)保證計(jì)算調(diào)節(jié)保證計(jì)算 第七節(jié) 調(diào)節(jié)保證計(jì)算 外界負(fù)荷突然改變 導(dǎo)葉不可能立刻到相應(yīng)位置 （也不允許這樣，否則水錘過(guò)大） 出力 負(fù)荷機(jī)組轉(zhuǎn)速n的變化 機(jī)組轉(zhuǎn)速上升 機(jī)組轉(zhuǎn)速下降 機(jī)組的慣性： （G轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量，D轉(zhuǎn)動(dòng)部分的慣性直徑） 慣慣性性作作用用 調(diào)調(diào)速速系系統(tǒng)統(tǒng) 不不平平衡衡 剩余能量剩余能量 丟荷丟荷 補(bǔ)充能量補(bǔ)充能量 增荷增荷 2 GD 第七節(jié) 調(diào)節(jié)保證計(jì)算 v 加大機(jī)組轉(zhuǎn)速變化：影響供電質(zhì)量，

55、增加GD2 投資增加 v 加大水錘壓力：過(guò)水系統(tǒng)投資增加，變化機(jī)組的調(diào)節(jié)穩(wěn)定性 v 協(xié)調(diào)水錘和機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的計(jì)算稱(chēng)為調(diào)節(jié)保證計(jì)算（調(diào)保計(jì)算） 變變化化 一一定定, , 兩兩者者矛矛盾盾的的 大大) ) 變變化化小小( ( 小小) ) 變變化化快快( ( 小小) ) 變變化化大大( ( 大大) ) 變變化化慢慢( ( 一一定定 2 2 2 2 nGD n n GD 第七節(jié) 調(diào)節(jié)保證計(jì)算 調(diào)保計(jì)算的任務(wù)：調(diào)保計(jì)算的任務(wù)： v合理選擇水輪機(jī)開(kāi)度的調(diào)節(jié)時(shí)間和調(diào)節(jié)規(guī)律，使合理選擇水輪機(jī)開(kāi)度的調(diào)節(jié)時(shí)間和調(diào)節(jié)規(guī)律，使 變化在允許值內(nèi)。變化在允許值內(nèi)。 v在在GD2 2和調(diào)節(jié)時(shí)間給定的情況下，計(jì)算和調(diào)節(jié)時(shí)間給

56、定的情況下，計(jì)算 n 變化或給定變化或給定 轉(zhuǎn)速變化和調(diào)節(jié)時(shí)間，計(jì)算必需的轉(zhuǎn)速變化和調(diào)節(jié)時(shí)間，計(jì)算必需的GD2 2。 v給定調(diào)節(jié)時(shí)間和調(diào)節(jié)規(guī)律，求給定調(diào)節(jié)時(shí)間和調(diào)節(jié)規(guī)律，求 。 ,n 第七節(jié) 調(diào)節(jié)保證計(jì)算 二、調(diào)節(jié)保證計(jì)算的內(nèi)容 轉(zhuǎn)速的最大升高值 壓力水管和蝸殼內(nèi)的最大壓力升高值 壓力水管和尾水管內(nèi)的最大壓力降低值 1 轉(zhuǎn)速的最大降低值 壓力水管的最大壓力降低值 2 第七節(jié) 調(diào)節(jié)保證計(jì)算 丟棄負(fù)荷 增加負(fù)荷 在丟100%負(fù)荷時(shí)允許max達(dá)到60% 丟棄負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)速的變化率一般控制在計(jì)算水頭時(shí)丟棄滿 負(fù)荷情況。 0 0max n nn 0 min0 n nn 第七節(jié) 調(diào)節(jié)保證計(jì)算 對(duì)于負(fù)水錘：對(duì)于

57、負(fù)水錘： v 壓力水管頂部任一點(diǎn)不出現(xiàn)負(fù)壓并有壓力水管頂部任一點(diǎn)不出現(xiàn)負(fù)壓并有2m2m余壓余壓 v 尾水管進(jìn)口允許的最大真空度為尾水管進(jìn)口允許的最大真空度為8-9mH8-9mH2 20 0 第七節(jié) 調(diào)節(jié)保證計(jì)算 三、機(jī)組轉(zhuǎn)速變化計(jì)算 Ts1 N0 N t 2 s s1 10 0T T 1 10 02 2N N E E 假定：導(dǎo)葉按直線規(guī)律關(guān)閉，不考假定：導(dǎo)葉按直線規(guī)律關(guān)閉，不考 慮水錘壓力對(duì)出力的影響，忽略轉(zhuǎn)慮水錘壓力對(duì)出力的影響，忽略轉(zhuǎn) 速變化，效率變化等因素的影響。速變化，效率變化等因素的影響。 丟棄負(fù)荷丟棄負(fù)荷N0 0及在關(guān)閉時(shí)間下及在關(guān)閉時(shí)間下Ts1內(nèi)產(chǎn)內(nèi)產(chǎn) 生的多余能量為生的多余能量為 1 第七節(jié) 調(diào)節(jié)保證計(jì)算 注：注：102為出力為出力N0 的轉(zhuǎn)換系數(shù)，由千瓦轉(zhuǎn)換為的轉(zhuǎn)換系數(shù)，由千瓦轉(zhuǎn)換