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水电站调压室设计规范SpecificationsfordesignofsurgechamberofhydropowerstationsDL/T5058—1996主编单位：电力工业部华东勘测设计研究院批准部门：中华人民共和国电力工业部施行日期：1997年5月1日中华人民共和国电力工业部关于发布《水电站调压室设计规范》电力行业标准的通知电技［1996］733号各电管局，各省、自治区、直辖市电力局，水电水利规划设计总院，各有关单位：《水电站调压室设计规范》电力行业标准，经审查通过，批准为推荐性标准，现予发布。其编号为：DL/T5058—1996该标准自1997年5月1日起实施。请将执行中的问题和意见告水电水利规划设计总院，并抄送部标准化领导小组办公室。一九九六年十月三十一日1总则1.0.1水电站调压室是压力水道系统中一项重要建筑物，为体现国家现行的技术经济政策，积极慎重地采用国内外先进技术和经验，统一调压室设计的标准、要求，特制定本规范。1.0.2本规范适用于大、中型水利水电枢纽工程中常规水电站和抽水蓄能电站调压室设计，小型水电站的调压室设计可参照执行。1.0.3水电站调压室设计应根据地形、地质情况、压力水道的布置、机电特性和运行条件等资料，经综合论证，做到因地制宜、经济合理、安全可靠。1.0.4水电站调压室设计除必须遵守本规范的规定外，还应符合SDJ12—78《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分)》(试行)及补充规定、SD134—84《水工隧洞设计规范》、SDJ173—85《水力发电厂机电设计技术规范》(试行)、DL/T5057—1996《水工混凝土结构设计规范》、SDJ10—78《水工建筑物抗震设计规范》(试行)等现行的国家、行业有关标准与规定。以上标准将来如有修改，则执行其新版本。2术语、符号2.0.1名词术语调压室设置在压力水道上，具有下列功能的建筑物：①由调压室自由水面(或气垫层)反射水击波，限制水击波进入压力引(尾)水道，以满足机组调节保证的技术要求；②改善机组在负荷变化时的运行条件及供电质量。上游调压室设置在水电站厂房上游压力水道上的调压室。下游调压室设置在水电站厂房下游压力水道上的调压室。压力水道压力引水道、压力管道、压力尾水道的统称。压力引水道自进水口至上游调压室之间的压力水道。压力管道自上游调压室至水轮机蜗壳进口之间的压力水道。压力尾水道自下游调压室至出口之间的压力水道。起始水位机组负荷变化以前的调压室水位。静水位机组引用流量为零时的调压室水位(即水库或下游河床水位)。最高涌波机组负荷突然变化时，调压室中相对于静水位的最高振幅。最低涌波机组负荷突然变化时，调压室中相对于静水位的最低振幅。第二振幅在最高(或最低)涌波发生后，紧接产生的方向相反的最低(或最高)振幅。设计水头达到机组额定出力所需的最小水头。页码，1/34水电站调压室设计规范2007-8-2文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ净水头扣去有关压力水道损失(不含蜗壳及尾水管损失)以后，作用在水轮机上的有效水头。静水头电站上下游水位差。吸出高度水轮机安装高程与下游最低水位的高差。2.0.2基本符号L——压力引水道长度Lw——压力尾水道长度A1——压力水道断面面积A——调压室断面面积Ath——托马临界稳定断面面积Ac——调压室上室断面面积Ap——调压室大室断面面积As——调压室竖井断面面积Ar——升管断面面积S——阻抗孔断面面积V——调压室大室计算容积VB——上室计算容积Vv——下室计算容积Z——以静水位为基准的调压室涌波Zmax——调压室最高涌波Zmin——调压室最低涌波Zc——静水位距上室底面的高度Zs——静水位距溢流堰顶的高度Z*——不计压力水道系统的摩阻，丢弃(或增加)全负荷时的调压室自由振幅Q——流量v——流速Hp——设计水头H0——发电最小静水头Hs——吸出高度hf——沿程摩擦水头损失hm——局部水头损失hw0——压力引(或尾)水道总水头损失hwm——压力管道总水头损失hc——阻抗孔水头损失α——水头损失系数φ——孔口流量系数m——堰顶流量系数Tw——压力水道水流惯性时间常数Ta——机组加速时间常数Ts——水轮机导叶关闭时间3调压室的设置条件及位置选择3.1调压室的设置条件3.1.1设置调压室的必要性，应在机组调节保证计算和运行条件分析的基础上，考虑水电站在电力系统中的作用、地形、地质、压力水道布置等因素，进行技术经济比较后确定。3.1.2设置上游调压室的条件，可按式(3.1.2-1)作初步判别：Tw＞［Tw］页码，2/34水电站调压室设计规范2007-8-2文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ(3.1.2-1)式中Tw——压力水道中水流惯性时间常数，s；Li——压力水道及蜗壳和尾水管(无下游调压室时应包括压力尾水道)各分段的长度，m；vi——各分段内相应的流速，m/s；g——重力加速度，m/s2；Hp——设计水头，m；［Tw］——Tw的允许值，一般取2～4s。［Tw］的取值随电站在电力系统中的作用而异，当水电站作孤立运行，或机组容量在电力系统中所占的比重超过50%时，宜用小值；当比重小于10%～20%时可取大值。在有机电资料时，可按图3.1.2，由Tw、Ta与调速性能关系进行判断。机组加速时间常数Ta按下式计算：(3.1.2-2)式中GD2——机组的飞轮力矩，kg·m2；N——机组的额定转速，r/min；P——机组的额定出力，W。图3.1.2Tw、Ta与调速性能关系图①—调速性能好的区域，适用于占电力系统比重较大或孤立运行的电站；②—调速性能较好的区域，适用于占电力系统比重较小的电站；③—调速性能很差的区域，不适用于大、中型电站3.1.3设置下游调压室的条件，以尾水管内不产生液柱分离为前提，其必要性可按式(3.1.3-1)作初步判断：(3.1.3-1)式中Lw——压力尾水道的长度，m；Ts——水轮机导叶关闭时间，s；TLvgHiiwP=∑TGDNPa=22365LTvvgHsww0wjs-∇--5890022()页码，3/34水电站调压室设计规范2007-8-2文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ——稳定运行时压力尾水道中的流速，m/s；vwj——水轮机转轮后尾水管入口处的流速，m/s；Hs——吸出高度，m；γ——机组安装高程，m。最终通过调节保证计算，当机组丢弃全负荷时，尾水管内的最大真空度不宜大于8m水柱。高海拔地区应作高程修正：(3.1.3-2)式中Hv——尾水管内的绝对压力水头，m；ΔH——尾水管入口处的水击值，m；φ——考虑最大水击真空与流速水头真空最大值之间相位差的系数，对于末相水击φ0.5，对于第一相水击φ=1.0。3.2调压室的位置选择3.2.1调压室的位置宜靠近厂房，并结合地形、地质、压力水道布置等因素进行技术经济分析比较后确定。3.2.2调压室位置宜设在地下。3.2.3进行调压室位置选择时宜避开不利的地质条件，以减轻电站运行后渗水对围岩及边坡稳定的不利影响。3.2.4由于扩建电站或电站运行条件改变等原因，必须增设副调压室时，其位置宜靠近主调压室。4调压室的基本布置方式、基本类型及选择4.0.1水电站调压室的基本布置方式有：(1)上游调压室［图4.0.1(a)］；(2)下游调压室［图4.0.1(b)］；(3)上、下游双调压室系统［图4.0.1(c)］；(4)上游双调压室系统［图4.0.1(d)］。若有特殊需要亦可采用其他布置方式。HHHvgvswj=----∇Δf228900()页码，4/34水电站调压室设计规范2007-8-2文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ调压室的基本布置方式(a)上游调压室；(b)下游调压室；(c)上、下游双调压室；(d)上游双调压室1—压力引水道；2—上游调压室；3—压力管道；4—下游调压室；5—压力尾水道；6—主调压室；7—副调压室4.0.2调压室的基本类型可分为以下几种：(1)简单式：包括无连接管与有连接管二种型式，连接管的断面面积S应不小于调压室处压力水道断面面积A1［图4.0.2(a)、(b)］；(2)阻抗式：阻抗孔口断面面积应小于调压室处压力水道断面面积［图4.0.2(c)、(d)］；(3)水室式：由竖井和上室、下室共同或分别组成［图4.0.2(e)、(f)］；(4)溢流式：设溢流堰泄水［图4.0.2(g)］；(5)差动式：由带溢流堰的升管、大室与阻抗孔组成［图4.0.2(h)、(i)］；(6)气垫式：水面气压大于大气压力［图4.0.2(j)］。页码，5/34水电站调压室设计规范2007-8-2文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ调压室的基本类型(a)、(b)简单式；(c)、(d)阻抗式；(e)、(f)水室式；(g)溢流式；(h)、(i)差动式；(j)气垫式1—连接管；2—阻抗孔；3—上室；4—竖井；5—下室；6—储水室；7—溢流堰；8—升管；9—大室；10—压缩空气4.0.3根据工程实际情况，亦可取两种或两种以上基本类型调压室的特点，组合成混合型调压室。4.0.4调压室的选型应根据水电站的工作特点，结合地形、地质条件，全面地分析各类调压室的优缺点及适用条件，进行技术经济比较后确定。调压室选型的基本原则为：(1)能有效地反射由压力管道传来的水击波；(2)在无限小负荷变化时，能保持稳定；(3)大负荷变化时，水面振幅小，波动衰减快；(4)在正常运转时，经过调压室与压力水道连接处的水头损失较小；(5)结构简单，经济合理，施工方便。5调压室的水力计算及基本尺寸的确定5.1调压室的稳定断面面积5.1.1上游调压室的稳定断面面积按托马(Thoma)准则计算并乘以系数K决定：A=KAth(5.1.1)式中Ath——托马临界稳定断面面积，m2；L——压力引水道长度，m；)3)(21(2wmw001hhHggLAK--+=a页码，6/34水电站调压室设计规范2007-8-2文件使用pdfFactoryPro试用版本创建ÿ——压力引水道断面面积，m2；H0——发电最小静水头，m；α——自水库至调压室水头损失系数，α=hw0/v2，(包括局部水头损失与沿程摩擦水头损失，见附录A)，s2/m；在无连接管时用α代替；v——压力引水道流速，m/s；hw0——压力引水道水头损失，m；hwm——压力管道水头损失，m；K——系数，一般可采用1.0～1.1；选用K＜1.0时应有可靠的论证。5.1.2稳定断面面积的计算公式和原则，亦适用于压力尾水道上单独设置的调压室。但需将压力引水道改为压力尾水道，压力管道改为尾水管后的延伸段的长度、断面面积、水头损失系数等数值，用α代替。5.1.3对于上、下游双调压室、上游双调压室、气垫式调压室及其他特殊布置方式的调压室稳定断面面积计算，应通过专门论证确定。5.2调压室的涌波计算5.2.1调压室的涌波水位可不计压力管道水击的影响；当采用气垫式调压室时则应与压力管道水击联合计算。5.2.2调压室最高涌波水位计算工况：(1)上游调压室：按上库正常蓄水位时，共用同一调压室的(以下简称共一调压室)全部机组满载运行瞬时丢