图2压力管道内水击压力分布示意图
Ho＞100m时, ζmax=0.15～0.30; 当Ho =40m～100m时, ζmax=0.30～0.50; 当Ho＜40m时, ζmax=0.5～0.7 2)
在压力过水系统内任何位置不允许产生负压,且应有2 m～3 m的余压; 尾水管进口的允许最大真空度为8 m (2)
甩满负荷时机组速率上升值β的允许值必须满足SDJ 173—85第2.2.3条中的规定: 当机组容量占电力系统工作总容量的比重较大,且担负调频任务时,宜小于45 ％; 当机组容量占电力系统工作总容量的比重不大或负担基荷时,宜小于55 提示：经过专门论证后β值也可略超过55 5.6.4 5.6.4.1
提示：(1)水轮机的关闭引起管路中产生正水锤;水轮机的开启则引起负水锤。水锤之大小(2)水锤计算的方法有图解法和解析法图解法可将水锤变化与关开机的时间变化过程均能在绘图中表示。在复杂管道布置如有岔管的压力管道采用图解法较为精确如果是单机单管则采用解析法也已达到设计所要求的精度。此处只介绍解析法的计算方法图解法可参考有关水锤计算的专著。 (3)水锤又分为直接水锤和间接水锤。
11
(1)水锤波传播速度a计算
a?14251??E?E??D?? 式中:α 水锤波传播速度，m/s
1425 为声音在水中的传播速度，m/s;
3
E0 水的弹性模量, E0＝2.1×10MPa; E
5
钢 E＝2.1×10MPa;
5
生铁 E＝1.0×10MPa;
4
钢筋 E＝2.1×10MPa; 橡皮 E＝2MPa～6 MPa; D 管道直径,cm; δ 管壁厚度，cm (2) 1)
直接水锤:水轮机关闭或开启时间
Ts≤tΦ=2L／α (10)
间接水锤:水轮机关闭或开启时间
Ts＞tΦ=2L／α (11)
式中: Ts 水轮机导叶关闭或开启的时间，s； α 水锤波传播速度，m／s;
tΦ 水锤波行驶两倍管路长度所需时间称为水锤的相; L 管道长度，m 2) σ和μ 管道系数σ:
?9?a? 管路断面系数μ
:
?LVgH?T's?12??13???aV?2gH? 式中: V0 管道中的初始流速，m/s; α 水锤波传播速度，m/s;
H0 静水头,即上游水位与尾水位之差，m; T′s 水轮机导水叶关闭或开启时间，s;
2
g 重力加速度, g＝9.81m/s ;
ΣLV 为压力输水管LTVT,涡壳LCVC和尾水管LBVB的总和， ΣLV＝LTVT＋LCVC＋LBVB 。 根据管道特性系数σ和μ (3) 1)
12
当μτ0＞1.5时, 最大水锤压力发生在末相:
21/2
ξm＝(σ/2)［σ±(σ＋4)］ (14) 当μτ0＜1时,最大水锤发生在第一相末:
1/2
ξ1＝2μ［τ0τ1(1±ξ1)］ (15) 式中:σ、μ 管道特性系数;
ξm 末相水锤相对压力升高或降低; ξ1 第一相水锤相对压力升高或降低; τ0 导水机构的初始相对开度; τ1 ξ1:
222221/2
ξ1＝2μ{(τ0＋μτ1)－［(τ0＋μτ1)－τ0＋τ1］} (16) 2)
当Ts＜2L/α时为直接水锤,其压力升高值为ΔH,在完全关闭(τk＝0)时: ΔH＝αV0/g (17) V0 (4)
图3
1)压力管道的最大压力升高ξT为:
ξT＝〔ΣLTVT /(ΣLV)〕ξmax (18) ΔHT＝ξTH0 (19)
2)涡壳末端最大压力升高ξc为:
ξc＝［(ΣLTVT＋ΣLCVC)/(ΣLV)］ξmax (20)
ΔHc＝ξcH0 (21)
3)尾水管中的最大压力降低ηB为:
ηB＝〔(ΣLBVB)/(ΣLV)〕ξmax (22) ΔHB＝ηBH0 (23)
13
图4
4)尾水管最大真空度HB为:
2
HB＝HS＋V3/(2g)＋ΔHB (24)
式中：HS 吸出高度，m;
V3 尾水管进口流速，m/s 5.6.4.2
甩全负荷时转速变化计算公式: β
β＝［(n max－n0)/n0］100 ％ (25)
式中:n0 初始转数,即甩负荷前机组的稳定转数;
n max 甩负荷过程中机组所达到的最大瞬时转速。 用列宁格勒金属工厂(П·М·З)的公式计算β：
221/21/2
β＝－1＋［1＋(365N0T)/(GDn0)］＝［1＋(T/T a)］－1 (26) 式中：G、D 分别为机组转动部分的重量和惯性直径。由于发电机转子的惯性比机组
2
其他转动部分的惯性大得多,通常只考虑发电机转子的GD； T 水轮机出力自N0降低至0时的历时(升速时间); N0 机组起始出力，kW;
22
Ta 机组惯性时间常数，Ta＝(GDn0)/(365N0),s
由于导水叶关闭过程中,水轮机出力受水击压力和水轮机特性等因素的影响;和导叶动作滞后以及采用不同导叶启闭规律等因素的影响。必须采用修正系数,常用的有摩根史密斯(S.M.S.)公式:
3/2
f＝(1＋ξcp) (27)
C?1?2Ta1Tsnpn??28??1 β＝〔TS/(2Ta)〕f C (29) 式中:f 水击影响修正系数;
C 水轮机飞逸特性影响修正系数; TS 导叶总关闭时间，s;
14
np 水轮机飞逸转速，r/min; ξ cp
其次在我国常用列宁格勒金属工厂(П.М.З.)公式:
1/2
β＝［1＋(TS1/Ta)f］-1 (30)
式中: f 水击影响修正系数。 当σ＜0.6及β＜0.5时,可根据σ＝(ΣLV)/(gH0TS)值查图5即得;
TS1 导叶自全开度至空载开度的时间，s
对混流式和冲击式水轮机TS1＝(0.85～0.9) TS;
对轴流式水轮机TS1＝(0.65～0.7) TS。
图5水击影响系数与管道特性系数σ的关系曲线 图6水轮机出力变化过程线
甩负荷时速率上升值β:
221/2
β＝－1＋〔1＋（365N0Ts1f）/（GDn。）〕
6 观测设计
水道系统应进行的观测(如有关大纲已列,此处可省略): (1)进水口前水位观测; (2) (4)
动 与时间关系曲线,
(6)压力引水系统的外部观测及水文地质观测。
15
(31)
(3)进水口拦污栅前、后自计水位观测,量测栅前栅后的水头压差;
(5)调压室大井内自记水位观测,记录负荷变动时,调压室内的水位变化曲线,自动画制波 如果是差动式调压室,在升管内也要布置自计水位计,