计算水头损失的方法与技巧

1.计算范围

抽水蓄能电站输水道的水头损失需分别计算发电工况和抽水工况水头损失,而每种工况的水头损失又包括局部水头损失和沿程水头损失。需根据输水道平面和立面布置逐点、逐段计算。

引水洞局部水头损失一般包括上水库拦污栅、闸门糟、进口渐变段(矩形变圆形断面)、上弯段、下弯段、分岔管、支管弯段、钢管～球阀等处损失。尾水洞局部水头损失包括尾水管渐变段、下弯管、上弯管、门糟、出口渐变段、下水库拦污栅等处损失。

引水洞沿程水头损失一般包括进水口～闸门井段、闸门井岔管段、岔管～钢衬起点段、钢衬起点～终点段、钢衬终点～球阀段等处损失。尾水洞沿程水头损失一般包括厂房～尾水闸门段、尾水闸门～出口段等处损失。

2.计算公式

(1)局部水头损失:

式中 ΔHju——计算点的局部水头损失;

ξ——局部水头损失系数,随计算点的断面变化情况及运行工况不同(发电工况——进水;抽水工况——出水)分别采用相应数值。

QX——计算流量;

A——计算点输水道过水断面积;

g——重力加速度。

将各点局部损失累计,即得输水道方案的局部水头损失。

(2)沿程水头损失:

式中 ΔHya——计算段沿程水头损失;

n——计算段糙率系数;

l——计算段长度;

QX——计算流量;(www.xing528.com)

A——计算段过水断面积;

R——计算段过水断面水力半径。

将各计算段的沿程水头损失累计,即得输水道方案的沿程水头损失。

对于具体计算方案来说,各计算点和计算段的ξ、n、A、R、L 等均为已知值,惟有计算流量QX 需根据计算点和计算段所处位置及电站运行方式来确定。现举例说明如下。

假设某抽水蓄能电站装设3台30万kW 水泵水轮发电电动机组,输水道各点、段的计算流量见表8.1。

表8.1　某抽水蓄能电站输水道各点、段的计算流量

注 1.∣N ∣为电站发电出力或抽水入力,由系统日运行方式电力平衡确定,正值为发电出力,负值为抽水入力。
2.发电时Q0=N/9.81ηTHT,抽水时Q0=ηPN/9.81HP

将各计算点、计算段的计算流量代入式(8.2)、式(8.3),可综合成不同运行方式下整个输水道的水头损失计算公式为:

式中 ΔHT——发电工况综合水头损失;

ΔHP——抽水工况综合水头损失;

KT——发电工况综合水头损失系数;

KP——抽水工况综合水头损失系数;

Q0t——发电工况主管过流量;

Q0p——抽水工况主管过流量。

按下列方法推求发电工况主管过流量和抽水工况主管过流量:①进行典型日电力平衡求得电站24h出力过程(包括发电出力和抽水入力);②根据电站24h出力过程进行能量转换计算,按下式计算发电流量和抽水流量:

即可得各时段通过主管的发电流量和抽水流量。