水力-机械过渡过程计算分析总结
云南万家口子水电站工程水力过渡过程计算分析
采用 主机 制 造 厂 提 供 的 ＨＬ ５ Ａ８ ５转 轮 的 曲 线 进 行计算 。
２ ４ 水 道损 失 系数 ．
水力 损失 系数 ：从进 口闸 门至厂房 机 组 中心
线 Ｋ一 ０ ０ ０ ８ 位 １ １ ． ｍ；下游 ３ ２０ 设 计 洪 水 位 １ １ ． ｍ； 二 台 机 满 发 水 位 ３ １０
机 构 的关 闭规 律 ，解 决 压 力 输 水 系统 水 流 惯性 、
机 组惯 性 力矩 和调 整特 性 三者 之间 的 矛盾 。
工况 ４ ：在 额 定水头 Ｈｒ ２ ． ｍ 的 情况 下 ＝１ ２ ５ 计算 ： （ 一 台机 组 甩 负 荷 ，第 二 台 机 组 不 运 第
行 ） ；
水 轮机 额定 转速 ：２ ０ ／ ｎ ５ ｒ ｍｉ ；水 轮机 额定 流
［ 稿 日期 ］ ２ ０ － ０ — ０ 收 ０８ ５ ７ ［ 者 简 介 ］ 杨 雷 ， 男 ，现 从 事 水 力 机 械 设 计 工 作 。 作
一
７ ６ 一
．
．
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机 组 惯 性 力 矩 和 调 整 特 性 三 者 之 间 的 矛盾 。
［ 键 词 ］ 过 渡 过 程 ；甩 负荷 ； 关 闭规 律 关 ［ 图分类号］ Ｔ ３． 中 Ｖ１ １４
［ 献标 识 码］ Ｂ 文
量 ：７ ． ５ ／ ；水 轮机 直径 ：３ １ １ ４ ｍ。ｓ ． ｍ；水 轮 机 吸
维普资讯
增 刊 （ ３ ６期 ） 第 １
［ 文章编号］１０ —８ ６ （０ ８ ０９２ ４ ２ ０ ）增 刊一０ ６０ ０ ７ ～４
吉 林 水 利
２０ ０ ８年 ９月
云 南 万 家 口子 水 电 站 工 程
水力过渡过程计算
水力过渡过程计算嘿，朋友！咱们今天来聊聊水力过渡过程计算这回事儿。
你知道吗，水力过渡过程就像是一场水流的大冒险！想象一下，水在管道里、渠道中奔跑，突然遇到了一些状况，比如阀门关闭、水泵启动或者管道破裂。
这时候，水的流动状态可就发生了巨大的变化，就像一个调皮的孩子突然改变了玩耍的方式。
水力过渡过程计算，那可是相当重要的！比如说，在城市的供水系统中，如果不进行准确的计算，一旦出现紧急情况，比如突然停水或者水压骤变，那可就麻烦大啦！家里的水龙头可能不出水，洗澡洗到一半变成冷水澡，这得多难受啊！水力过渡过程计算其实就像是给水流规划路线。
我们要考虑水的速度、压力、流量这些因素，就像给一个旅行团安排行程，要考虑路程、时间和费用一样。
如果计算不准确，水流就可能“迷路”，造成各种问题。
比如说，在水电站中，水轮机的调节如果没有基于准确的水力过渡过程计算，那电力供应可能就会不稳定，一会儿亮堂堂，一会儿黑黢黢，这可咋整？再看看长距离的输水管道，如果不精心计算水力过渡过程，管道可能承受不住压力，出现破裂，那水就像脱缰的野马一样四处乱跑，这得造成多大的损失啊！那怎么进行水力过渡过程计算呢？这可不是拍拍脑袋就能搞定的。
得有专业的知识和工具。
就像厨师做菜要有好的食材和刀具一样。
我们要建立复杂的数学模型，把水流的各种特性都考虑进去。
这可不容易，就跟拼图一样，一块一块地拼凑，直到呈现出完整清晰的画面。
而且，还得根据实际情况不断调整参数，这就好比裁缝给人做衣服，得量体裁衣，不断修改，才能合身。
计算过程中，每一个数据都不能马虎，一个小差错可能就会导致整个结果大错特错，这难道不就像下棋走错一步满盘皆输吗？总之，水力过渡过程计算可不是一件轻松的事儿，但它又极其重要。
只有把这个计算做好了，我们的水利工程才能稳定运行，为我们的生活带来便利，不是吗？。
不同水力过渡数学模型的计算精度分析
３．２重力流水锤计算 岳阳某段输水管路采用重力输水管道，其起端
高位水池水位标高为７０ ｍ，末端水池水位标高为
５２．５ １．６
因此，若不采取一定的防护措施，在这些点很可能会
ｍ，管路最低点标高为１９．２７ ｍ。采用管径为 ｍ的钢筋混凝土管，管长为１５
０００
由上述计算结果可知，断流工况的水锤计算对
长距离输水管道的影响很大。我国输水工程一般是
辨ａ面ｄＶ＋２互ｇＤⅢ㈨ｌｃ＋
警＝ｎ
面跏
㈥
Ｊ
Ｊ
２水锤计算原理
水锤的电算计算原理是按照弹性水柱理论，建
立水锤过程的运动方程和连续方程，这两个方程是 双曲线族偏微分方程。
警一ｉａ
ｉｄＶＦ＋Ｖｓｉｎａ
２９。ｙｌ
竿：ｙ一口
ｙｌ＝。ｌｃ一。４，
运动方程式见式（１）：
在波动学中，直接波和反射波的传播在坐标轴
（１）
第７卷第２期 ２０１３年４月
供水技术
ＷＡＴＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖ０１．７ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１３
不同水力过渡数学模型的计算精度分析
李琨，
杨玉思
（长安大学环境科学与工程学院，陕西西安７１００５４）
摘 要：
针对长距离输水管道的安全运行问题，分析了水锤计算数学模型对长距离输水管道
水力过渡计算精度的影响。采用三种不同的数学计算模型对长距离输水管道进行水锤计算，并对 计算结果进行分析，归纳总结了各种数学模型对长距离输水管道水力过渡真实现象的偏离程度。
（７） （８） （９） 为１
１８０
Ｈ（ｉ，，）＋ＢＱ抽（ｉ，Ｊ）＝Ｈ（ｉ一１，Ｊ一１）＋ＢＱ（ｉ一１，Ｊ一１）一ＲＱ（ｉ一１，，一１）Ｉ Ｑ（ｉ一１，Ｊ一１）Ｉ Ｈ（ｉ√）一ＢＱ。。（ｉ，Ｊ）＝Ｈ（ｉ＋１√一１）一ＢＱ（ｉ＋１，，一１）＋ＲＱ（ｉ＋１，Ｊ一１）Ｉ Ｑ（ｉ＋１，，一１）１ 日（ｉ，Ｊ）＝Ｚ（ｉ，Ｊ）一１０
大伙房水库输水(二期)工程水力过渡过程分析
头； ｎ为水 击 波 波速 ，取为 ａ ｌ００ｍ／ ； 重 力 ＝ ０ ｓ ｇ为 ２ 加 速 度 ，＝ ．１ｍ／２ｘ为 沿 输 水 管 道 方 向 ；为 时 ｇ ９８ 为输水管道 的坡度 ； Ａ
交 替升 降 的现 象 ，这种 交 替 升 降 的压 强 作 用在 管 壁 、 门 或 其他 管 路 元件 上 ， 可 能 导致 管 道 系 统 阀 有
发 生强 烈 的振 动 ， 道严 重 变 形 甚 至爆 裂 ， 重 危 管 严
站 ）营 盘 配 水 站 及 ４座 稳 压 塔 ， 站 前 不 设 调 蓄 、 泵 水 池 ， 个输 水 系 统 属 于压 力密 闭系统 。泵 站 上 游 整 为 有压 重 力流 输 水 ，输 水 管线 沿途 设 有 ６个 配 水
配 水 站供 水 的 鞍 山下 游 加 压 站 以 及 向 鞍 山净 水 厂
供 水 的鞍 山分 支 加 压 站 。两 个 加 压 泵 站设 计 的 主
要作 用 不 同 ： ） 山下游 加 压站 是克 服 管道 系统 水 １鞍
鲁＋ ｉ＝ 警＋ 眦“ 警＋警＋ ＝ ｇ ＋ ０
为 沿 程 阻 力系 数 ， ＝ ／ （ Ａ ８ｇ Ｃ， Ｃ为 谢 才 系数 ， ＝ ／ Ｃ Ｉ
口之 间 的高 差 为 ５ｍ ） 。
・
ｎ Ｒ１， 水 力半 径 ） 制 方程 为 典型 的 双 曲线 ・ ／ Ｒ为 ６ 。控
８ ・
Ｑ 生箜 ！ 塑
——
壅ｊ
规划设计
闭 方式 进 行 优 化 选 择 ，使 输 水 管道 中 的 水 击压 力
满足 工程 设 计 需 要 ，最 终 提 出 合理 的 阀 门 启 闭方
长距离输水管水力过渡过程分析实例
长距离输水管水力过渡过程分析实例发布时间：2022-05-07T10:11:26.742Z 来源：《新型城镇化》2022年9期作者：汤凯琳[导读] 对长距离输水管道及中间加压泵站的水力过渡过程分析及管道系统阀门选择。
广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院有限责任公司摘要：对长距离输水管道及中间加压泵站的水力过渡过程分析及管道系统阀门选择。
关键词：长距离输水管道中间加压泵站水力过渡过程分析阀门设置1、前言水力过渡过程：当供水系统从一个状态转移到另一状态，或在稳定运行时受到扰动，系统都会出现非恒定的暂态（过渡）过程，由此产生的一系列工程问题：压力水管道中的水锤现象、调压室（水位波动现象）及水泵机组转速变化和调速问题。
根据2019年最新颁布的《室外给水设计标准》(GB50013-2019)，增加了7.3长距离输水章节，要求输水管道系统对瞬态水力过渡过程进行分析。
要求采取水锤综合防护设计后的输水管道系统不应出现水柱分离，瞬时最高压力不应大于工作压力的1.3倍~1.5倍。
下面以广西省南方沿海城市某输长距离水工程为例，进行简要水力过渡过程分析。
2、项目概况及水力过程分析该案例供水工程区域地势平缓，输水量为30万m3/d，采用两根DN1800双管供水，输水距离总长为33km。
该项目水源为水库，死水位为21m，末端供水至水厂絮凝反应沉淀池，水面高程23m。
输水线路呈两端高中间低，采用先自流后加压的供水模式，加压泵站位于输水管线中间段，其中重力自流段长14km，加压段长19km。
中间加压泵站地面高程为5.0m，水泵采用由吸水井吸水的方式，泵站吸水池水压标高为12m，吸水池特征水位为：最高运行水位为9m，最低运行水位2m，正常运行水位9.0m。
泵站采用六台变频水泵，每台水泵参数一致：流量Q=552～920～1104L/s，扬程H=49～38～31m。
正常运行工况下管道压力参数详见表2第1部分。
本工程采用美国肯塔基大学Kypipe系列的TranSurge2018水锤分析软件进行模拟计算。
水力计算实训报告心得体会
一、前言水力计算是水利工程领域的基础性工作，它对于保障工程安全、提高工程效益具有重要意义。
本次水力计算实训，使我深刻认识到水力计算的重要性，同时也让我对水力计算的理论知识和实际操作有了更加深入的了解。
以下是我对本次实训的心得体会。
二、实训目的与意义1. 实训目的通过本次水力计算实训，旨在使学员掌握水力计算的基本原理和方法，提高学员在实际工程中的应用能力，为今后的工作打下坚实的基础。
2. 实训意义（1）提高学员的理论水平：通过实训，使学员对水力计算的基本理论有更加深入的了解，为今后的工作提供理论支持。
（2）增强学员的实践能力：实训过程中，学员需要动手操作，这有助于提高学员的实际操作能力。
（3）培养学员的团队合作精神：实训过程中，学员需要相互协作，共同完成实训任务，这有助于培养学员的团队合作精神。
三、实训内容与过程1. 实训内容本次实训主要包括以下几个方面：（1）水力计算基本原理：包括流速、流量、比降、水头损失等基本概念和计算方法。
（2）水工建筑物水力计算：包括溢流坝、涵洞、渠道等水工建筑物的水力计算。
（3）水力计算软件应用：学习水力计算软件的使用，提高学员的计算机应用能力。
2. 实训过程（1）理论学习：在实训初期，我们系统学习了水力计算的基本原理，为后续的实训操作奠定了基础。
（2）实际操作：在理论学习的基础上，我们进行了水工建筑物水力计算的实际操作，通过动手实践，加深了对理论知识的理解。
（3）软件应用：学习水力计算软件的使用，使学员能够熟练运用计算机进行水力计算。
四、实训心得体会1. 理论与实践相结合本次实训使我深刻认识到，理论知识与实践操作是相辅相成的。
只有将所学理论知识与实际操作相结合，才能提高自己的水力计算能力。
2. 团队合作的重要性实训过程中，我们共同面对困难，互相帮助，共同进步。
这使我深刻体会到团队合作的重要性，只有团结协作，才能完成实训任务。
3. 计算机应用能力的提升通过学习水力计算软件，我提高了自己的计算机应用能力，为今后的工作提供了便利。
论水电站水力机械过渡过程
改善关 闭规律 ，以保证压力上升与转 速上升均在合理的范围之 内。有时 ，由于电站 的基本条件所限 （ 例如具有很长的引水 系 统） ，改善关闭规律无法使水压上升值 降到合理的范 围内，因
此 不 得 不 在 引 水 系统 中增 设 调 压 井 或 调压 阀 。是 否 需要 和需 要
３ 水力机械装置 过渡过 程研 究的现状 和研 究
方 法
在水轮机 过渡过程 中 ，常发 生水锤 引起的系统 压力瞬 时 升 ，直接危及系统的安全 。因此 ，水锤是过渡过程的主要研究 对象 ，也是最早引起人们重视 的现 象之一。早在 １９ 年 ，俄 ８８ 国著名科学家儒可夫斯基首次提出 了水管中水锤理论和末端 阀 水锤计算 的基本方程式。
随着现代水轮机单机容量和功能的不 断扩大 ，水轮机装 置
过渡过程 的问题愈来愈多 ，从而吸引了国际上大批科技人员从 事水轮机过渡过程领域的科学研究与实践活动 。每一个水轮机 的设计 ，必含有过渡过程 的计算 ，以确定工程所必需的基本 结
图 １ 水 电站管道系统布置示意 图
构参数。通 常，对于大型工程 ，它的可行性 和总体布局的合 理
（ 转 第 １０页 ） 下 ２
过程中水轮机装置主要相关 因素 内在关系的基础上 ，求 出主要
动态工况参数随时间变化的解析表达式。由于影响这些动态工
况参数的因素较多 ，往往 为非线性 因素 ，欲求解析表达式 ，就 必须将其中一个或几个非线性 因素线性化 ，这就不可避免地给 计算结 果带来较大 的误 差 。这种 方法 的主要优点是 ：计算 简 便 ，影响工况参数瞬变规律的诸 因素相互关系清晰 、明 了，给
分析计算水 轮机装置过渡过程带来许多方便。 工况参 数瞬变规律 的解析表 达式是 否具有较 高的计算 准
水力机械工作总结
水力机械工作总结
水力机械是利用水力能量驱动的机械设备，广泛应用于水利工程、能源开发、
环境保护等领域。
在水力机械工作中，我们需要充分了解其工作原理和特点，合理运用水力能源，提高工作效率，保障设备安全运行。
首先，水力机械的工作原理是利用水流的动能来驱动设备运转。
水通过管道或
渠道流入水轮机，水轮机叶片受到水流冲击产生转动力，驱动发电机发电或直接驱动其他机械设备。
在这个过程中，水的流动速度和压力是影响水力机械工作效率的重要因素，需要根据实际情况进行合理调节。
其次，水力机械的特点是能源丰富、环保高效。
水是一种可再生资源，水力机
械利用水能进行工作，不会产生污染，对环境友好。
同时，水力机械的工作效率高，能够稳定可靠地提供动力，是一种理想的能源选择。
在水力机械工作中，我们需要注意以下几点：
1. 设备维护保养。
定期对水力机械设备进行检查和维护，及时处理设备故障，
确保设备正常运行。
2. 安全防护。
水力机械工作中存在一定的安全风险，需要加强安全教育和培训，严格执行安全操作规程，做好安全防护工作。
3. 节能环保。
在水力机械工作中，要合理利用水资源，减少能源浪费，降低对
环境的影响。
总的来说，水力机械工作是一项重要的能源开发工作，对于保障国家能源安全
和推动经济发展具有重要意义。
我们应该不断提高水力机械工作的技术水平，加强管理和维护，充分发挥水力能源的优势，为可持续发展做出贡献。
关于水力过渡过程补充计算讨论
关于水力过渡过程补充计算讨论摘要：水电站运行过程中的水力过渡问题或称非恒定流现象是不可避免的。
正常运行的机组,由于负荷的变化或事故停机,迫使调速器自动调整导叶开度或关闭导叶,导致水轮机流量、发电水头、机组转速的瞬间变化,引起有压系统的非恒定流运动。
这种不稳定的运行工况给管道内带来了巨大的压力、机组转速升高以及运行不稳定性等工程问题。
本文主要以贵州响水水电站增容工程为例进行了以下的讨论，仅供参考。
关键词：水力过渡；计算；水电站增容工程前言响水电站增容工程位于北盘江上游云贵两省边缘的界河上，利用原响水电站大坝取水，引水系统和厂房为新建。
电站以发电为主，不作调相运行，投产后并入南方电网运行。
本电站引水隧洞长约4.3km，部分为钢筋砼衬砌，内径4.8m，部分为挂网喷砼衬砌，内径6m；隧洞出口处设置带上室的阻抗式调压室，阻抗孔直径3.0m，压力钢管主管长约717.5m，直径4.3m，经对称Y型岔管分为两条支管，管径均为2.6m。
在2007年10月已提交的《贵州响水水电站水力过渡过程计算专题报告》基础上，根据委托方提供的最终输水系统布置、选定水轮机参数等资料，对系统的调节等进行了相关复核和补充分析。
对本次计算采用的原报告计算原理、假定和程序进行了以下的讨论：1、设计控制标准（1）调节保证计算：蜗壳进口断面最大压力≤290 mH2O，机组最大转速上升率βmax≤60％，尾水管进口断面最大真空度≤7.0mH2O。
（2）调压室最低涌浪水位应比底部高程高1m以上。
（3）隧洞和压力钢管任何部位顶部最低压力≥2mH2O。
（4）水轮机调节系统动态特性应符合《水轮机调速器与油压装置技术条件》的规定。
即调速器应保证机组在各种工况和运行方式下的稳定性；（5）整个调节系统，包括引水系统、调压室、机组、调速器等应满足大、小波动稳定要求。
电站基本资料水位：电站引水系统本工程引水系统由进水口、引水隧洞、调压井、压力钢管及尾水渠组成。
自进水口拦污栅至进水闸间隧洞长25.818m；进水闸到调压室间隧洞长4275.397m，视地质条件的差异分别采用钢筋砼衬砌或喷砼衬砌，其中，砼衬砌段长1209.993m、内径4.8m，喷砼衬砌段长3065.404m、内径6m。
有关长距离输水工程水力过渡过程的分析
有关长距离输水工程水力过渡过程的分析摘要：随着社会经济水平的不断提高，我国水利建设获得了长足的发展，其中，长距离输水工程以其重要的社会意义和经济价值获得了业内外人士的普遍关注。
本文将结合实例对长距离输水工程水力过渡过程进行分析，以便参考。
关键词：长距离输水工程；水利过渡工程；分析工程概况某水库输水工程（辽宁省境内），输水管道全长共计222.898公里，途经6市。
该工程属于长距离输水工程，同时还具有大流量以及低扬程的特点，整个输水系统被设计为压力密闭式系统。
泵站上游部分利用有压重力原理进行水流的输送，在整个输水管线上共设置了6个配水站以实现对多个城市的配水，因而管线沿途流量呈现出不断减少的趋势。
其取水头部和输水洞直接相连，不仅设有拦污栅、电动吊车，还设有检修闸门以及工作闸门。
输水洞、配水站之间的主要设施如下：1）调流阀；2）流量计；3）电动蝶阀；4）稳压塔和液控蝶阀；5）排气阀；6）泄水阀[1]。
在有压管道输水工程中，应用水力学非恒定流理论可知，输水系统启停时，系统中的阀门也会随之发生相应的短暂启停，如此一来，便会造成水击的问题。
此过程中，管中流速一旦发生剧烈波动（受某些外界因素影响），将会导致水体压强发生大幅变化，继而对管壁、阀门以及其它各种管路元件造成强烈冲击，轻微时，可能造成相关元件的毁损，严重时，将会造成管道爆裂，影响整个输水工程的安全及正常运营。
由此可见，针对水击过渡过程展开分析、研究具有非常重要的现实意义。
2.水力过渡过程物理模型选择本文将采用一维瞬变流模型对水力过渡过程（或者称之为水击作用）展开数值研究。
其中：1）V—水体流速；2）H—测压管水头；3）a—水击波波速，取值1000m/s2；4）g—重力加速度，取值9.81m/S2；5）x—沿输水管道方向；6）t—时间；7）D—输水管道直径；8）α—输水管道的坡度；9）λ—沿程阻力系数，取值8g/C2。
该控制方程属于常规的双曲线方程，采用特征线—有限差分法展开离散求解。
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大波动过渡过程计算分析总结水电站输水系统和机组过渡过程的计算分析具有重要的意义，该计算分析对于机组参数GD2的选择、导叶关闭规律的确定、调压室参数的选择和管道线路的布置等方面都有重要的指导作用。
水电站过渡过程计算分析由大波动过渡过程计算分析和小波动过渡过程计算分析两部分组成。
以下对大波动过渡过程计算分析进行总结说明。
大波动过渡过程计算分析主要包含以下几个部分：①该类系统数学计算模型的建立和求解；②仿真计算程序的编制；③具体输水系统有关原始数据的准备（包含实际系统概化问题）；④各种大波动控制工况的计算分析；⑤《水力过渡过程计算分析报告》的撰写。
一．数学计算模型的建立
水电站输水系统数学模型由输水道数学模型和边界数学模型两部分构成。
1．输水道数学模型
目前，输水道数学模型是根据一元总流流体的运动方程和连续方程，建立有压管道水力瞬变的弹性水锤基本方程组，然后利用特征线法对方程组进行简化、求解（这里暂不讨论无压输水道）；
由于在建立和求解模型的过程中，存在一些简化和假定条件，因此存在以下几个值得研究的问题：
①现模型采用一元流假定，该假定在某些情况下不适用，应该改
用“二元流”或“三元流”原理构造数模。
②该模型要求“同一段管道为单特性管”，因此须对非单特性管进行合理概化。
③该模型中管道阻力系数采用的是阀门关闭前稳态流动的值，实际应该采用动态的阻力系数。
④计算时间步长和波速调整的优化。
⑤含气水锤模型的建立。
2．边界数学模型
不同边界具有不同的数学模型，目前基本边界的数学模型已较成熟，满足仿真计算精度要求。
3．数模的求解方法
有压输水道数学模型采用特征线法求解；简单边界数学模型（如一元非线性代数方程）采用改进的不动点迭代法求解；复杂边界数学模型（如二元非线性代数方程组）采用牛顿-莱甫生法求解。
二．仿真计算程序的编制
利用FORTRAN语言将已建立的数学模型和所选的求解方法编制成仿真计算程序。
同时，须注意以下几个问题：
①水轮机特性曲线的变换（目前采用改进的Suter法）。
②水轮机特性曲线数据的插值方法。
③计算过程中小开度工况的处理（目前采用数学模型处理）。
④管网系统初始恒定流参数的确定。
三．原始数据的准备
在进行具体系统的计算时，需要输入有关原始数据，这和程序是相协调的，数据的准备处理存在以下几个问题：
①机组特性曲线的处理（数据的提取和提炼）。
②实际系统概化问题。
四．大波动计算分析
在进行大波动计算时，主要需要解决以下几个问题：
①机组导叶关闭规律的优化计算。
②机组GD2值的优化计算。
③调压室有关参数的优化计算（如气室常数C T0、孔口面积、截面面积）。
④特殊输水系统的计算分析。
五．新问题的探索
①尾水管为明渠的联合计算。
②明满交替流计算（不采用简化当量管）。
③含气水锤的数学模型建立及仿真计算。