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调压室

为减小水击而设置在水电站有压引水道或尾水隧洞上的具有自由水面的贮水池(图1)。建于地面以上者称调压塔,建于地面以下者称调压井。位于厂房上游引水道上者称引水调压室(上游调压室),位于厂房下游尾水隧洞上者称为尾水调压室(下游调压室)。最常见的是引水调压室(图1),它将相当长的有压引水系统分截为两部分,调压室以下通常称为压力管道(水轮机管道)

为减小水击而设置在水电站有压引水道或尾水隧洞上的具有自由水面的贮水池(图1)。建于地面以上者称调压塔,建于地面以下者称调压井。位于厂房上游引水道上者称引水调压室(上游调压室),位于厂房下游尾水隧洞上者称为尾水调压室(下游调压室)。最常见的是引水调压室(图1),它将相当长的有压引水系统分截为两部分,调压室以下通常称为压力管道水轮机管道),调压室以上称为引水道。

调压室

调压室的作用是:①当水电站的负荷变化时,压力管道中产生水击压力波,当它传至调压室,由于调压室自由水面的存在,将水击波反射回去,这样使引水道免受或少受水击作用;②由于调压室自由水面的存在,使压力管道与引水道组成的封闭系统的连续长度缩短,从而使压力管道中的水击压力显著减小;③改善机组的运行条件。

在调压室设计中要解决以下两个问题:①求出调压室中可能出现的最高水位和最低水位,从而确定引水道的布置高程及调压室的高度。②根据波动稳定的要求,求出调压室的最小断面。托马(D.Thoma)首先研究了德国汉堡水电站调压室中发生的水位波动不稳定现象,于1910年提出了著名的调压室小波动稳定准则——托马公式(稳定所需的最小断面公式)。参加电力系统工作的水电站,调压室的稳定断面可以减小。

自从1895年瑞士西尔水电站采用调压室以来,已发展有如下几种基本型式:①简单式调压室(图2,a、b)。其特点是上下等断面,结构简单,水击波反射较好。但波幅大,衰减慢。②阻抗式调压室(图2,c)。其特点是在连接管内设置孔板或栅栏,当水流流入调压室时,孔板起阻抗作用,增加水头损失,减小水位波幅。缺点是水击波反射较差,要合理选择阻抗系数。③双室式调压室(图2,d)。它由一个断面较小的竖井和上下两个断面扩大的贮水池组成。由于它的重心较高,因此贮存同样的位能所需容积较小。高水头水电站所需的稳定断面较小,如水库工作深度较大,则采用双室式特别有利。④溢流式调压室(图2,e)。顶部有溢流堰,当丢弃负荷时,室水位迅速上升,达到溢流堰顶后开始溢流,限制了水位续继上升。⑤差动式调压室(图2,f)。它由升管和大井两部分组成,升管顶部有溢流口,升管底部有阻力孔与大井相通。由于升管内水位在负荷变化时可以迅速升降,可使引水道流速很快改变,从而减小了调压室的容积,但结构较复杂。⑥气压式调压室(图2,g)。它的顶部完全封闭,内部充以压缩空气,可减小水位波幅,从而减小调压室高度;缺点是水击波反射较差。

图2 调压室的基本型式