基本信息
- 项目名称：
- 水电站新型调压装置及实验研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 为了减小水锤压力，在引水式水电站布置中，常在有压引水隧洞与压力管道交界处设置调压室。但调压室一般尺寸较大，投资高，工期长。本实验模型装置通过水力学中相似原理，按实际工程等比例放缩，在蜗壳第四象限处，安置调压气囊，并在气囊外安装保护外壳，控制气囊体积。在水电站各种工况下，通过气囊来调节正负水锤。在实际实验中，不仅能在丢负荷工况下消减正水锤，还能在增负荷时有效的消减负水锤的影响。
- 详细介绍：
- 为了减小水锤压力，在引水式水电站布置中，常在有压引水隧洞与压力管道交界处设置调压室。但调压室一般尺寸较大，投资高，工期长，特别是对于低水头电站，调压室的造价可能占整个工程相当大的比例。目前，国内外对于同类课题的研究一直没有找到有效的解决方法。本实验模型装置通过水力学中相似原理，按实际工程等比例放缩，在蜗壳第四象限处，安置调压气囊，并在气囊外安装保护外壳，控制气囊体积。在水电站各种工况下，通过气囊来调节正负水锤。在实际实验中，不仅能在丢负荷工况下消减正水锤，还能在增负荷时有效的消减负水锤的影响。因此可以取代调压室，而且造价底，投资省，可以在中、小型水电站中推广开来，前景十分广阔。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：采用新型水电站调压装置取代传统调压室，节省投资。 基本思路：通过设置调压装置既能消减正水锤，也能消减负水锤。 创新点：本方案通过调压气囊作为新型减压阀，取代调压室。从而有效地消减了正负水锤，改善机组在负荷变化时的运行条件，避免由于设置调压室所增加的建造费用和维护费用，减小投资。 关键技术及主要技术指标：气囊材料的选择，体积的确定；压力管道及蜗壳处的水锤压力值。
科学性、先进性
- 本方案中较传统调压室及老式减压阀，有很好的调压效果，同时还能有效的减小负水锤的作用。取代调压室减少工程量、缩短工期、减少投资。
获奖情况及鉴定结果
- 荣获本校“挑战杯”学生课外科技作品竞赛一等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利、知识产权
作品可展示的形式
- 模型、图纸、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 在蜗壳第四象限处，安置气囊，并在气囊外安装保护外壳，控制气囊体积。在水电站各种工况下，通过气囊来调节正负水锤。 该作品的适用范围是中小型水电站，随着建国以来水电建设的迅速发展，我国己建成了大批调压室，但其投资较大，工期较长，因此运用本方案对于长引水隧洞的电站将具有广阔的应有前景和很好的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 在水电站运行过程中，由于水电站负荷的改变导致引水管内水流流速大小、方向甚至运动状态的改变，从而在引水管内产生水锤。水锤对压力管道、机组、蜗壳等过流部件、机组运行的影响很大，水锤产生的瞬时压强，将引起管子的破裂或导致管道的鼓包而失稳，机组强烈振动，系统运行不稳，并有可能损坏阀门接头。 在引水式水电站布置中，常在有压引水隧洞与压力管道交界处设置调压室，以减小水锤压力，以保证机组运行稳定。调压室虽然能够削减正负水锤，但技术难度大，工程量大，施工难，造价高。为了避免这些缺点，常需采取替代调压室的措施，主要归纳为：1）在枢纽布置允许的条件下缩短管道长度，但会增加隧洞进出口的明挖土石方；2）加大输水管道减小其流速, 但加大管径所增加的费用和减少调压井所节省的费用以及由于流速减小而多获得的电能收入相比，可能得不偿失；3）延长导叶关闭时间提高转速相对升高的限值,增加机组的转动惯量和加大额定转速；但会造成机组速率上升值升高，甚至超标；4）降低安装高程，减小吸出高度，减小尾水管总真空度，但厂房基础开挖量增加；5）设置水电阻，但可靠性难以保证；6）设置调压阀。 在1980年代初之前，我国中小型水电站中曾经采用调压阀用以替代调压室。如1976年建成的湖南龙源水电站、1978年建成的云南西洱河二级、1974年建成的广西澄碧河水电站、1971年建成的江西白云山水电站就设置了调压阀，但是，这种减压阀，只能在丢负荷工况下，利用水锤压力将调压阀门冲开，分出部分流量泄入下游，从而消减正水锤，但由于水体不能回流，所以在增负荷工况下，不能消减负水锤，而负水锤可能会使管道出现真空，导致机组振动、运行不稳定、发电质量不高，波动太大，对用户产生极大影响。如1999年投产的湖北古洞口水电站、2003年投产的安徽六百丈水电站就因为设置调压室的工程投资过大，曾经研究过调压阀的可行性，最终因为这种老式调压阀不能削减负水锤而最终放弃，因此，这种减压阀至今很少采用。 目前，国内外对于同类课题的研究一直未能找到有效的解决方法。本课题研究的新型调压装置，增设调压气囊作为减压装置，安装在蜗壳处，既能够替代调压室，不仅能在丢负荷工况下消减正水锤，而且还能在增负荷时有效的消减负水锤的影响，可以取代调压室，而且造价底，投资省，可以在中、小型水电站中推广开来，发展、应用前景良好。
