Page 21 - 2022年第20卷第3期

3.2 关于一洞三机引水方式的讨论 式（23）—式（25）及示于图 2 上的一洞三机机引水系统水压信号

计算原理图可用于一洞三机系统过渡过程计算。式（23）—式（25）具有相同的结构，现以在 h 计算式
1
æ T w4 S ö
（23）的第一部分为例，-ç ç T w1 S + ÷ ÷ q 1 是单机过渡过程水击现象的计算公式，即机组启
2
2
è 0.125T r S + 1 ø
动 、 空 载 扰 动 、 单 机 负 荷 调 节 或 单 机 甩 负 荷 时 要 采 用 的 。 在 h 计 算 公 式 的 第 二 、 第 三 部 分 ，
1
T w5 S T w6 S
- q 2 - q 3 是电站三台机同时甩负荷时 2 、3 号机组自动调节对 1 号机机端
#
#
#
2 2 2 2
0.125T r S + 1 0.125T r S + 1
水击压力的影响。同理可分析式（23）—式（24）中也有 3 个水击分量联合作用。显然，三机系统同时甩
负荷是核算机组安全性的计算控制工况。
应注意在这些公式中用到 T ， i=1，2，3；T ， j=4，5，6；它们都有具体的计算定义，出现在
wi
wj
微分方程式中。而一洞三机系统电站T = T w0x + T + T w2 + T 标称性的水流惯性时间常数，它不独立
w
w1
w3
出现在微分方程式中。
3.3 过渡过程计算 计算数例取实际工程参数。电站为一洞三机引水系统，两台大机组，一台小机
组；原设计有调压井。
大 机 组 基 本 参 数 ： 水 轮 机 型 号 HLD267-LJ-220； 水 轮 机 额 定 出 力 P =20 MW； 额 定 转 速 n =
r
r
2
3
300 rpm/min；额定流量 Q = 39.7 m /s；额定水头 H = 61.3 m；机组惯 GD =550 t/m ；转轮直径 D =2.20 m；
2
r
r
1
选用直径 1.20 m 的调压阀。
小 机 组 基 本 参 数 ： 水 轮 机 型 号 HLA883-LJ-158； 水 轮 机 额 定 出 力 P =10 MW； 额 定 转 速 n =
r
r
2
3
2
375 rpm/min；额定流量 Q = 18.3 m /s；额定水头 H = 61.3 m；机组惯 GD =166.8 t/m ；转轮直径 D =1.58 m；
r
r
1
选用直径 0.9 m 的调压阀。
根据工程资料有引水系统管路 L≈2006 m，得水击波相时间 T =2 L/C=4.0 s。
r
由工程参数∑LV=5103.10 m /s 可计算隧洞水流惯性时间常数 T W0x =8.49 s。
2
隧洞管道特性系数 h =2.12，满足末相水击的发生条件。由末相水击升压值表达式：T =T /h ，
vf
w
m
w
如果要求水击升压 h 值小于 0.2 ~ 0.25，则要求 T 大于 4 ~ 5T ，即大于 36 ~ 45 s。
m
w
vf
叉管 1、叉管 2、叉管 3 水流惯性时间常数计算：T （i=1，2，3）经计算分别为 0.16、0.23、 0.26 s；
wi
按照文献［11］的推荐，可计算大、小机组蜗壳－尾水管附加水流惯性时间，分别为 0.16 和 0.24 s，最
后有：
T = 0.16 + 0.16 = 0.32s
w1
T = 0.16 + 0.16 = 0.32s
w2
T = 0.16 + 0.16 = 0.32s
w3
通过计算计入机组蜗壳－尾水管附加水流惯性时间常数后 ，该电站各分叉管的水流惯性时间常
数均远低于隧洞的水流惯性时间常数。
大机组惯性时间常数计算：
2
T = GD n 2 = 6.78s
a
365P
小机组惯性时间常数： r
2
T = GD n r 2 = 6.34s
365N
a
［7］
以 T 、T 为设计计算参数，选取图 3、图 4及图 5中调速器及调压阀有关参数 ：b ，T ，T ，T ，T ，
w
n
d
a
f
t
g
T ，T ，T 及有关限幅、初始值等后即可开展计算分析工作。
y
vf
vg
在图 6 上载有电站三机系统同时甩负荷时小机组自动调节过渡过程。导叶快速关闭时间：10 s；
分段关闭点：40%；导叶二段关闭时间：40 s；导叶开启时间：10 s；调压阀开启时间：6 s；调压阀
关闭时间：40 s；h =0.195；h =-0.065；x =0.369；x =-0.013；调压阀接力器在全开位置的滞留
max min max min
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