参数可调的阻抗式调压室模型试验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种参数可调的阻抗式调压室模型试验装置，包括固定部分和活动部分，其中，固定部分包括上游管道、下游管道、大井底板和三面侧壁，活动部分包括阻抗片和挡水板；大井底板、三面侧壁和挡水板围成调压室大井，其中，挡水板两端以可拆卸方式固定于三面侧壁中两相对侧壁内侧；上游管道和下游管道相连通且位于大井底板底部，采用连接管道连通上游管道和下游管道之间的过流管道与调压室大井，阻抗片以可拆卸方式固定于连接管道内。本实用新型可用于水电站的物理模型试验，实现了阻抗孔口面积和大井断面面积可调，达到优化调压室参数的目的。
【专利说明】参数可调的阻抗式调压室模型试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种水电站模型试验装置，特别是涉及一种参数可调的阻抗式调压室模型试验装置。
【背景技术】
[0002]随着水电建设快速发展，国内在建或拟建一批单机容量大、水头不高的巨型水电站，为满足调节保证设计的要求，其中绝大多数巨型水电站需设置调压室，而阻抗式调压室越来越多地运用于水电站。阻抗式调压室有两个关键参数，一是阻抗孔口面积，另一是调压室的大井断面面积。阻抗孔口面积越小，进出调压室的水流消耗的能量越多，水位波动的振幅越小，衰减越快。但由于阻抗孔的存在，使得大井的自由水面不能完全反射水锤波，可能发生水击穿室的现象，导致隧洞中受到水锤影响。调压室的大井断面面积越大，水位振幅越小，衰减越快，对于大波动和小波动稳定均有益处，但过大的调压室面积意味着增加开挖量，较大的调压室群的集中一方面不利于围岩的稳定，另一方面增加工程投资成本，因此，合理选择阻抗式调压室的阻抗孔口和断面面积极其关键。
[0003]巨型水电站单机容量大、输水系统规模大、布置复杂，尾水系统往往集成了二机一洞一室、尾导结合明满流隧洞等布置形式，同岸多个水力单元的集合形成了巨大的调压室群。从运行安全稳定和经济的角度考虑，这些大型水电站在设计阶段往往需要进行引水发电系统整体或局部的物理模型试验，开展机组导叶启闭规律的优化、调速器参数的整定、机组启动和停机控制策略等方面优化和论证的试验。
[0004]调压室大井断面面积和阻抗孔口大小对上述大波动、小波动、水力干扰都存在很大的影响。以往的模型试验中往往采用固定的调压室参数，即固定阻抗孔口大小和大井断面面积，这样只能分析当前固定的调压室参数对过渡过程的影响，而达不到优化调压室的目的。
实用新型内容
[0005]本发明的目的是提供一种阻抗孔口面积和大井断面面积可调的阻抗式调压室模型试验装置。
[0006]为达到上述目的，本实用新型提供的参数可调的阻抗式调压室模型试验装置，包括固定部分和活动部分，其中，固定部分包括上游管道、下游管道、大井底板和三面侧壁，活动部分包括阻抗片和挡水板；大井底板、三面侧壁和挡水板围成调压室大井，其中，挡水板两端以可拆卸方式固定于三面侧壁中两相对侧壁内侧；上游管道和下游管道相连通且位于大井底板底部，采用连接管道连通上游管道和下游管道之间的过流管道与调压室大井，阻抗片以可拆卸方式固定于连接管道内。
[0007]上述挡水板两端以拆卸方式固定于三面侧壁中两相对侧壁内侧，具体为:
[0008]三面侧壁中两相对侧壁的内侧对应设有不少于I对的卡槽，挡水板两端卡在卡槽内。[0009]作为优选:挡水板的背水面设有不少于I条的加强肋，以避免挡水板在模型试验中因承受水压而导致的变形。
[0010]所述的加强肋的一种优选方案为:任意两条加强肋的位置关系为平行或垂直，且至少两条加强肋的位置关系为垂直。
[0011]上述采用连接管道连通上游管道和下游管道之间的过流管道与调压室大井具体为:
[0012]上游管道和下游管道之间的过流管道顶部设置缺口，位于过流管道上部的大井底板的对应位置也开设有缺口，采用连接管道连通过流管道顶部缺口和大井底板缺口。
[0013]所述的连接管道内壁设有阻抗槽，阻抗片通过螺栓固定于阻抗槽内，所述的阻抗片厚度等于连接管道高度。
[0014]上述挡水板和阻抗片采用有机玻璃制备。
[0015]本实用新型的活动部分用于调节阻抗孔口面积和大井断面面积大小。阻抗片位于调压室大井底部，用于封闭过流管道与调压室大井之间的过水通道，通过阻抗片数量调整过流管道与调压室大井之间过水通道口的面积，即阻抗孔口面积。挡水板位于调压室大井侧面，构成大井侧壁之一，通过挡水板的安放位置来调节大井断面面积。
[0016]和现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果:
[0017]1、在水电站的物理模型试验中，可调节阻抗式调压室模型的阻抗孔口面积和大井断面面积，以获得不同的阻抗孔口面积和大井断面面积的组合，研究阻抗式调压室参数变化对各调保参数的影响，达到优化调压室参数的目的，对原型电站的稳定运行和增加调压室洞室群围岩稳定具有重要意义。
[0018]2、操作简单，不需要大范围改动模型试验装置即可实现调压室模型的参数调节，可减小模型试验成本，提高试验效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的一种【具体实施方式】示意图；
[0020]图2为挡水板的一种【具体实施方式】示意图；
[0021]图3为阻抗片的一种【具体实施方式】示意图。
[0022]图中，1-上游管道；2_渐变段；3_下游管道；4_第一侧壁；5_第二侧壁；6_第三侦_ ;7_大井底板；8_挡水板；9_阻抗孔；10_阻抗片；11_卡槽；12_螺栓孔；13_加强肋；14-过流管道。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步说明。
[0024]尾水调压室前的尾水支管和调压室后尾水隧洞的断面一般为圆形或城门洞形，为了便于安置闸门和设置阻抗孔，管道截面在调压室底部一般均会渐变为方形。见图1，本实用新型包括固定部分和活动部分，固定部分包括上游管道1、渐变段2、过流管道14、下游管道3、大井底板7和三面侧壁，三面侧壁具体包括第一侧壁4、第二侧壁5和第三侧壁6 ；上游管道I通过渐变段2、过流管道14与下游管道3连通；三面侧壁、挡水板8和大井底板7围成调压室大井。活动部分包括阻抗片10和挡水板8。[0025]第一侧壁4和第三侧壁6的内侧对应设有多对竖向卡槽11，挡水板8两端卡在其中一对卡槽11内，通过将挡水板8卡在不同位置的卡槽11内可实现大井断面面积的调节，即实现调压室断面面积的调节。
[0026]挡水板8的长度和高度均与第二侧壁5的长度和高度一致；第一侧壁4和第三侧壁6内侧上间隔且对应地设置的安放挡水板的卡槽11，其宽度与挡水板厚度相匹配。卡槽11内涂覆有止水材料，卡槽11位置和各卡槽11之间的间距可根据模型试验要求进行设置。大井断面面积即为挡水板距第二侧壁的距离与第二侧壁长度的乘积。为了避免挡水板在模型试验中因承受水压力导致变形，挡水板8的背水面设有5条加强肋13，其中3条加强肋相互平行，另外2条加强肋与3条平行的加强肋均垂直，见图3。
[0027]上游管道I和下游管道3之间的过流管道14顶部设置缺口，位于过流管道14上部的大井底板7的对应位置也开设有缺口，采用连接管道连通过流管道顶部缺口和大井底板缺口。连接管道内壁设有阻抗槽，阻抗片通过螺栓固定于连接管道内，阻抗片厚度等于连接管道高度，即阻抗片厚度等于阻抗孔长度。
[0028]图2所示为用于调节阻抗孔口面积的阻抗片10，阻抗片10两端和连接管道内设的阻抗槽内均设有螺栓孔，通过螺栓将阻抗片10固定于阻抗槽。为了方便阻抗片的安装固定，所有阻抗片尺寸相同，阻抗片之间接触的地方覆有止水材料。阻抗槽内安装的阻抗片越多，未封堵的连接管道口面积越小，未封堵的连接管道口面积即为模型试验中阻抗孔口面积。通过选择不同数量的阻抗片固定于阻抗槽内，来实现阻抗孔口面积的可调。
[0029]实际中，阻抗孔沿轴线的长度一般为2?3m，经模型比尺算换后一般仅为几厘米或十几厘米，可以采用有机玻璃厚度来表示阻抗孔的长度，所以阻抗片的厚度是通过原型阻抗孔的长度经过模型比尺换算得到的。
【权利要求】
1.参数可调的阻抗式调压室模型试验装置，其特征在于，包括: 固定部分和活动部分，其中，固定部分包括上游管道、下游管道、大井底板和三面侧壁，活动部分包括阻抗片和挡水板； 大井底板、三面侧壁和挡水板围成调压室大井，其中，挡水板两端以可拆卸方式固定于三面侧壁中两相对侧壁内侧； 上游管道和下游管道相连通且位于大井底板底部，采用连接管道连通上游管道和下游管道之间的过流管道与调压室大井，阻抗片以可拆卸方式固定于连接管道内。
2.如权利要求1所述的参数可调的阻抗式调压室模型试验装置，其特征在于: 所述的挡水板两端以可拆卸方式固定于三面侧壁中两相对侧壁内侧，具体为: 三面侧壁中两相对侧壁的内侧对应设有不少于I对的卡槽，挡水板两端卡在卡槽内。
3.如权利要求1所述的参数可调的阻抗式调压室模型试验装置，其特征在于: 所述的挡水板的背水面设有不少于I条的加强肋。
4.如权利要求3所述的参数可调的阻抗式调压室模型试验装置，其特征在于: 所述的加强肋，任意两条加强肋的位置关系为平行或垂直，且至少两条加强肋的位置关系为垂直。
5.如权利要求1所述的参数可调的阻抗式调压室模型试验装置，其特征在于: 所述的采用连接管道连通上游管道和下游管道之间的过流管道与调压室大井具体为: 上游管道和下游管道之间的过流管道顶部设置缺口，位于过流管道上部的大井底板的对应位置也开设有缺口，采用连接管道连通过流管道顶部缺口和大井底板缺口。
6.如权利要求5所述的参数可调的阻抗式调压室模型试验装置，其特征在于: 所述的连接管道内壁设有阻抗槽，阻抗片通过螺栓固定于阻抗槽内，所述的阻抗片厚度等于连接管道高度。
7.如权利要求1所述的参数可调的阻抗式调压室模型试验装置，其特征在于: 所述的挡水板和阻抗片采用有机玻璃制备。
【文档编号】E02B1/02GK203514250SQ201320662628
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】王超, 杨建东, 王炳豹 申请人:武汉大学