[發明專利]避免抽水蓄能電站尾水管道發生液柱分離的裝置及其工作方法

在審

• 申請號: 201710492566.4
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107288107A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 張健;俞曉東;張磊;陳勝;儲善鵬;周青;許聽雨
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02B9/02
• 分類號: E02B9/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 李曉

技術領域

本發明屬于抽水蓄能電站工程技術領域，具體涉及一種避免抽水蓄能電站尾水管道發生液柱分離的裝置及其工作方法。

背景技術

抽水蓄能電站為滿足電力系統動態服務的要求，往往具有一機多用、工況轉換迅速、啟停頻繁、壓力脈動劇烈的特點，由此將導致輸水系統中產生復雜的水力瞬變過程。針對抽水蓄能電站的過渡過程計算常常選取一些特殊組合運行工況，比如相繼甩負荷這一特殊工況。對于抽水蓄能電站一洞多機的布置形式，諸多現場試驗和過渡過程數值模擬計算均表明，相繼甩負荷工況為抽水蓄能電站尾水進口最小壓力的控制工況。尾水進口最小壓力如果過小，將導致尾水管出現液柱分離現象的發生，由此產生的巨大水錘壓力可能會造成機組抬機等事故。近年來隨著抽水蓄能電站的大量建設，對于機組的埋深較深或者尾水系統較長的情況，尾水進口最小壓力成為抽水蓄能電站過渡過程中最重要的控制條件。目前工程中常采用降低機組安裝高程或者增大尾水支洞和主洞面積來改善尾水進口最小壓力，但上述方法改善尾水進口壓力作用有限且將增加巨大的土建投資和施工難度。因此本領域亟需簡單、低造價的工程措施以滿足工程建設要求。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種避免抽水蓄能電站尾水管道發生液柱分離的裝置及其工作方法 。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供一種避免抽水蓄能電站尾水管道發生液柱分離的裝置，包括若干臺可逆式機組，每臺可逆式機組依次連接尾水管與尾水支洞，尾水支洞匯集到尾水主洞，相鄰尾水管之間連接有連通管，所述連通管上設有自動控制閥門，所述自動控制閥門包括閥門、控制裝置、液壓裝置信號分析器及壓力傳感器，所述壓力傳感器設于閥門兩側連通管內，所述信號分析器與壓力傳感器連接，所述控制裝置與信號分析器連接，所述控制裝置用于控制液壓裝置執行閥門的啟閉操作。

具體地，在尾水主洞處設有調壓室，連通管與調壓室配套布置。從而較為有效地改善尾水進口壓力。

具體地，所述自動控制閥門快速開啟，緩慢關閉。

當水電站發生水力過渡過程但機組尾水進口壓力高于整定值時，閥門保持關閉，減少不同管道及機組之間的水力干擾；

當機組尾水進口壓力低于整定值時，設置于閥門兩側的壓力傳感器捕捉到該信號，反饋至信號分析器，信號分析器將其轉化為指令并利用控制裝置操作液壓裝置快速打開閥門，此時連通管起到連通相鄰尾水支洞，使尾水進口壓力較小的尾水支洞水體能量得到補充，緩解尾水進口壓力下降的趨勢。

一旦尾水進口壓力不低于整定值時，信號消失，此時信號分析器發出相反的指令，利用控制裝置操作液壓裝置緩慢關閉閥門，避免電站發生常規過渡過程工況時連通管之間水體的流動，減小相互的干擾。

使用時，本發明提供的避免抽水蓄能電站尾水管道發生液柱分離的裝置，包括連通管、壓力傳感器、信號分析器、控制裝置、液壓裝置、閥門、尾水支洞、尾水主洞、可逆式機組、尾水管和調壓室。本發明具有若干臺可逆式機組，對應每臺可逆式機組設有尾水管，在尾水管后布置有尾水支洞，尾水支洞交匯后布置有尾水主洞，調壓室布置在尾水主洞上，所述連通管布置于尾水支洞之間，連通管中安裝閥門，由控制裝置進行閥門的啟閉。

由于連通管位置離尾水管越近，其改善尾水進口最小壓力的效果越顯著，故連通管位于尾水管末端，起到連通相各條尾水支洞的作用，并實現最大程度地改善尾水進口壓力的目的。

發明原理：當抽水蓄能電站布置形式為一洞多機且發生相繼甩負荷工況時，此時先甩機組由于導葉的關閉，流量將不同程度的進入后甩機組，導致后甩機組流量增大，由于起始流量增大，在關閉時間一定的情況下，流速梯度加大，后甩機組的水錘壓力必然增大，由此將導致后甩機組尾水進口最小壓力降低。尤其為同一水力單元的多臺機組先同時甩負荷，間隔一定時間后，最后一臺機組再甩負荷，則最后一臺機組尾水進口最小壓力下降的尤為顯著。而采取在各條尾水支洞之間布置連通管，可以在發生相繼甩工況時改善各機組的尾水進口最小壓力。當水電站正常運行時或者發生水力過渡過程但機組尾水進口壓力高于整定值時，閥門處于關閉狀態，流通管內無流量進出。當水電站發生相繼甩工況且導致機組尾水進口壓力低于該整定值時，設置于閥門兩側的壓力傳感器將會監測到該信號，反饋至信號分析器，信號分析器將其轉化為指令并利用控制裝置操作液壓裝置打開閥門，此時連通管可以起到連通相鄰尾水支洞的作用，使得尾水進口壓力較小的尾水支洞水體能量得到補充，緩解了尾水進口壓力下降的趨勢，一旦尾水進口壓力高于該整定值時，信號消失，此時信號分析器發出相反的指令，利用控制裝置操作液壓裝置關閉閥門。