[發明專利]一種抽水蓄能電站的尾水調壓室設置判別方法

有效

• 申請號: 201710611027.8
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107341320B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 黃偉;楊開林;劉之平;馬吉明;王玨;丁景煥;李云龍;韓標;江獻玉;郭新蕾;王濤;付輝;郭永鑫;李甲振
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/06
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 王衛東

1.一種抽水蓄能電站的尾水調壓室設置判別方法，其特征在于，包括以下步驟：

分別建立抽水蓄能電站的上游水庫斷面與水泵水輪機進口斷面、尾水管進口斷面與下游水庫斷面之間的一元非恒定管流能量方程；

結合該非恒定管流能量方程與水泵水輪機工作水頭得到包含輸水系統水頭損失參數的剛性水擊方程，利用剛性水擊方程和水泵水輪機邊界條件得到尾水管進口處壓力水頭與導葉相對開度的函數關系式，并根據該函數關系式得到導葉相對開度在合理取值范圍內時，尾水管進口處壓力水頭的最小值；

根據尾水管進口處壓力水頭的最小值得到尾水系統極限長度的計算式，并利用得到的尾水系統極限長度確定尾水調壓室設置的判別條件。

2.如權利要求1所述的抽水蓄能電站的尾水調壓室設置判別方法，其特征在于，利用剛性水擊方程和水泵水輪機邊界條件得到尾水管進口處壓力水頭與導葉相對開度的函數關系式，具體包括以下步驟：

利用所述水泵水輪機的簡化出流規律函數以及所述剛性水擊方程，得到包含輸水系統水頭損失參數的相對流量和導葉相對開度的一類Ricatti微分方程；

通過對該一類Ricatti微分方程進行積分和泰勒級數展開處理，得到相對流量和導葉相對開度的函數關系式；

將該函數關系式代入所述尾水管進口斷面與所述下游水庫斷面之間的能量方程，通過相應計算得到所述尾水管進口處壓力水頭與導葉相對開度的函數關系式。

3.如權利要求2所述的抽水蓄能電站的尾水調壓室設置判別方法，其特征在于，所述尾水管進口處壓力水頭與導葉相對開度的函數關系式包括尾水系統內水體慣性引起的水擊真空WHV、尾水管內流速水頭真空VHV及輸水系統摩阻真空HLV影響參數。

4.如權利要求1所述的抽水蓄能電站的尾水調壓室設置判別方法，其特征在于，所述水泵水輪機工作水頭為所述水泵水輪機進口斷面與所述尾水管進口斷面的總水頭差。

5.如權利要求1所述的抽水蓄能電站的尾水調壓室設置判別方法，其特征在于，根據尾水管進口處壓力水頭的最小值滿足的相應控制要求，計算得到尾水系統極限長度的計算式；該控制要求為尾水管進口處的最大真空度不大于8米水頭，針對高海拔地區對該控制要求進行相應高程修正。

6.如權利要求5所述的抽水蓄能電站的尾水調壓室設置判別方法，其特征在于，所述尾水系統極限長度的計算式如下：

所述尾水管進口處壓力水頭的最小值滿足的控制要求如下：

其中，[L_w]為尾水系統極限長度；為尾水管進口處壓力水頭的最小值；▽為水泵水輪機機組安裝高程；系數K＝f^-1；f為機型修正系數，與水泵水輪機機組比轉速相關；H_S為機組的吸出高度；k_s為相對損失系數；T_S為導葉有效關閉時間；φ為導葉相對開度；L_w為尾水系統實際長度；V_w0＝Q₀/A_w為穩定運行時壓力尾水道內的平均流速；Q₀為初始流量；γ為水的重度；g為重力加速度；A_w為尾水系統斷面平均面積；σ為引水系統和尾水系統的管道特征系數；P₃為尾水管進口斷面的壓強。

7.如權利要求1所述的抽水蓄能電站的尾水調壓室設置判別方法，其特征在于，尾水調壓室設置的判別條件為：

當尾水系統實際長度大于尾水系統極限長度時，需要設置尾水調壓室；

當尾水系統實際長度小于尾水系統極限長度時，可不設置尾水調壓室。

8.如權利要求1所述的抽水蓄能電站的尾水調壓室設置判別方法，其特征在于，所述導葉相對開度的合理取值范圍為[0,1]。