专利名称：复阻抗式水电站调压室结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水电站过渡过程技术领域，具体为水电站引水发电系统 中的调压室结构。(二) 背景技术为了改善水击现象，常在水电站的有压引水道与压力管道的衔接处建造 调压室。调压室利用扩大的断面和自由水面反射水击波，将有压引水系统分 成两段上游段为有压引水隧洞，调压室使隧洞基本上避免了水击压力的影 响；下游段为压力管道，由于长度缩短，从而降低了压力管道中的水击值， 改善了机组的运行条件。调压室的功用可归纳为以下三点1、反射水击波。 基本上避免(或减小)压力管道中的水击波进入有压引水道。2、縮短压力管道长度。从而减小压力管道及厂房过流部分中的水击压力。3、改善机组在负荷变化时的运行条件及系统的供电质量。对调压室的研究可追溯到欧洲早期学者雷曼(Rateaii)、盖登(Gaden)、福 兰克(Frandk)等对调压室理论建立所做出的贡献，其中约翰逊(Johnoson)发 明了差动式调压室。目前使用的调压室结构型式有简单式、阻抗式、水室式、溢流式、差动 式和气垫式，或由这几种组合而成的混合式调压室。阻抗式调压室是采用较多的一种调压室型式，由于底部附加阻抗的存在， 与简单式相比，调压室内水体波动幅度小，衰减快，正常运行时水头损失小， 但对水击波的反射较差。阻抗式调压室阻抗孔的大小，原则上以能充分反射水击波为宜，否则将 不能充分反射水击波，使引水隧洞受到水击的影响。但通常存在这样的问题: 一方面，为了充分反射水击波，需要将阻抗孔设置的大一些，但这使得调压 室内的水位升高值较大，引起有压引水道及压力管道的内水压力设计值增大， 从而增加了工程投资；另一方面，为了减小最高涌浪，降低有压引水道及压力管道的内水压力设计值，节省工程投资，则需要将阻抗孔设置的小一些， 但这又使得调压室不能充分反射水击波。如果调压室能在充分反射水击波的同时，又能有效地降低水位波动幅度， 则这样的调压室将是十分理想的。(三)技术内容鉴于现有阻抗式调压室存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种既 能充分反射水击波、又能有效减小调压室内水位波动幅度的复阻抗式水电站 调压室结构。为了实现上述目的，本实用新型依据了下述的技术方案。复阻抗式水电 站调压室结构，具有阻抗式调压室结构，即包括井筒及与其相通的引水道，其 特征是在井筒内、水位以下至少设有两个阻抗l 。进一步的结构是在井筒内 壁上，设有与井筒相连接的上室与下室，并在内壁上、水位以下至少设有两个 阻抗。又进一步的结构是在井筒与引水管之间设置连接管，其在连接管内至少 设有两个阻抗。更进一步在井筒上部设有溢流堰。 本实用新型的优越之处在于1、 能充分反射水击波。通过合理地设置阻抗孔的大小、个数与高程，能 够使水击波在调压室处得到充分反射。2、 节省工程投资。引水隧洞与压力管道的最大内水压设计值受最高涌浪 控制，这一点基本上是所有大流量、长引水隧洞的共有特点。该种结构型式的调压室能降够低最高涌浪水位，抬高最低涌浪水位，减 小引水隧洞与压力管道的最大内水压设计值，从而节省了引水隧洞与压力管 道的工程投资，若再加上由于调压室内最高水位的降低与最低水位的抬高所 减小的调压室开挖与衬砌工程量，节省的投资将更为可观。3、 改善机组负荷变化时的运行条件。能够有效减小调压室内的水位波动幅度，使水体波动快速衰减并趋于稳定，在丢弃部分负荷的情况下，避免了 机组在水位长时间、大幅度波动的情况下反复进行调节，从而改善机组在负荷发生变化时的运行条件。(四)
图1为本实用新型设有复阻抗的简单式调压室结构示意图。图2为本实用新型设有复阻抗的水室式调压室结构示意图。 图3为本实用新型设有复阻抗的阻抗式调压室结构示意图。 图4为本实用新型设有复阻抗的溢流式调压室结构示意图。 图中l阻抗，2连接管，3引水道，4井筒，5水位，6溢流堰，7下室， 8上室。
具体实施方式
本实用新型的具体结构请参见附图1、附图2、附图3和附图4，可根据 实际工程需要，采取其中一种结构型式。图1为设有复阻抗的简单式调压室，即包括井筒4及与其相通的引水道 3，其特征是在井筒4内、水位5以下至少设有两个阻抗1 。图2为设有复阻抗的水室式调压室，其特征是在井筒4内壁上，设有与 井筒4相连接的上室8与下室7,并在内壁上、水位5以下至少设有两个阻抗图3为设有复阻抗的阻抗式调压室，其特征是在井筒4与引水管3之间 设置连接管2，其在连接管2内至少设有两个阻抗1 。图4为设有复阻抗的溢流式调压室，其特征是在图3的井筒4上部设有 溢流堰6。简单式调压室的特点是自上而下具有相同的断面，结构型式简单，反射 水击波效果好，但在正常运行时隧洞与调压室的连接处水头损失较大，当流 量变化时隧洞与调压室中水位波动的振幅较大，衰减较慢，所需的调压室的 容积较大， 一般多用于低水头或小流量的水电站。将简单式调压室的底部，用断面较小的短管或孔口与隧洞和压力管道连 接起来，即为阻抗式调压室。由于进出调压室的水流在阻抗孔口处消耗了一 部分能量，所以水位波动振幅减小了，衰减加快，所需的调压室容积小于简单式，正常运行时水位损失较小。但由于阻抗的存在，水击波不能完全反射， 隧洞中可能受到水击的影响，设计时必须选择合适的阻抗。溢流式调压室顶部有溢流堰。当丢弃负荷时，水位开始迅速上升，达到 溢流堰后开始溢流，限制了水位的进一步抬高，有利于机组的稳定运行，溢 出的水量，可以设上室加以储存，也可以排至下游。水室式调压室是由一个断面较小的竖井和上下两个断面扩大的储水室组 成。当丢弃负荷时，竖井中的水位迅速上升， 一旦进入断面较大的上室，水 位上长的速度便立即缓慢下来；增加负荷时，水位迅速下降至下室，并由下 室补充不足的水量，因而限制了水位的下降，故同样的能量，可存储于较小 的容积之中，所以这种调压室的容积比较小，适用于水头较高和水库工作深 度较大的水电站。通过计算和设计，合理地设置复阻抗的大小、个数与高程，可以较好地 满足充分反射水击波与有效地减小调压室内水位上升值的要求。其原理如下当发生水击时，调压室利用扩大的断面和自由水面反射水 击波。对于带有阻抗的调压室，对水击波的反射充分程度受阻抗孔大小和阻 抗值大小的影响，阻抗孔直径越大、阻抗值越小，对水击波的反射越充分。 研究表明阻抗孔面积的大小对水击波的反射程度影响较大；阻抗值的大小 对水击波的反射程度影响较小、而对涌浪影响较为显著。因此，如果能在不 縮小阻抗孔口面积的同时提高孔口的阻抗值，则将显著提高调压室的水力学 性能， 一方面它将能够充分反射水击波，另一方面则可有效降低涌浪幅度。 通过增加阻抗个数的方法则可以实现在不縮小阻抗孔口面积的同时提高孔口 阻抗值的这一目的，因此，通过合理地设计阻抗孔口的大小、个数与高程， 一方面，可以保持一定的阻抗孔面积、以充分反射水击波，另一方面，又提 高了孔口阻抗值，能够有效地降低涌浪幅度。通过设置多个阻抗，使阻抗式、溢流式、水室式、简单式调压室的水力 学性能得到显著提高，与原有的阻抗式、溢流式、水室式、简单式调压室相 比，在大流量、长引水隧洞系统中有着明显的技术及经济优势。
权利要求1、复阻抗式水电站调压室结构，具有阻抗式调压室结构，即包括井筒(4)及与其相通的引水道(3)，其特征是在井筒(4)内、水位(5)以下至少设有两个阻抗(1)。
2、 如权利要求1所述的复阻抗式水电站调压室结构，其特征是在井筒 (4)内壁上，设有与井筒(4)相连接的上室(8)与下室(7)，并在内壁上、水 位(5)以下至少设有两个阻抗(1 )
3、 如权利要求l所述的复阻抗式水电站调压室结构，其特征是在井筒 (4)与引水管(3)之间设置连接管(2)，其在连接管(2)内至少设有两个阻抗(1 )。
4、 如权利要求3所述的复阻抗式水电站调压室结构，其特征是在井筒 (4)上部设有溢流堰(6)。
专利摘要本实用新型涉及复阻抗式水电站调压室结构，即包括井筒(4)及与其相通的引水道(3)，其特征是在井筒(4)内、水位(5)以下至少设有两个阻抗(1)。还可在井筒(4)与引水管(3)之间设置连接管(2)，其在连接管(2)内至少设有两个阻抗(1)。本实用新型的优越之处在于能充分反射水击波，能够降低最高涌浪，抬高最低涌浪，节省工程投资；改善机组负荷变化时的运行条件。
文档编号E02B8/06GK201099853SQ20072009152
公开日2008年8月13日 申请日期2007年8月17日 优先权日2007年8月17日
发明者昊 吴, 孙素娟, 王利卿, 王君勤, 雷运华, 马跃先 申请人:昊 吴