[发明专利]水电站叠梁门进水口临界淹没水深的判别方法及控制系统

说明书

本发明公开了一种水电站叠梁门进水口临界淹没水深的判别方法及分层取水控制系统。该判别方法包括：获取水电站叠梁门分层取水进水口的第一特征参数，所述第一特征参数包括进水口的第一体型特征参数和第一水流特征参数；获取所述第一体型特征参数和第一水流特征参数中的第一基本物理参数，根据所述第一基本物理参数，得到第一参考结构特征参数的无量纲π项；获取水电站叠梁门分层取水进水口的临界相对淹没水深的关系表达式，根据所述第一基本物理参数以及所述第一参考结构特征参数的无量纲π项获得水电站叠梁门分层取水进水口的临界淹没水深。该判别方法能够避免传统规范计算结果偏小可能导致水电站运行安全隐患的风险。

技术领域

本发明涉及水利水电工程领域，特别是涉及一种水电站叠梁门进水口临界淹没水深的判别方法及分层取水控制系统。

背景技术

当水电站进水口的淹没水深小于临界淹没水深时，会在进水口处诱发危害性吸气漩涡，造成引水管道气囊、水轮机组振动及空化等一系列严重影响电站运行安全的问题。

近些年随着水电站环保要求的不断提高，水电站进水口开始逐步采用新型的叠梁门分层取水技术。为提高水电站分层取水的效果，需要尽可能引取表层水来提高下泄水温，即叠梁门门顶的淹没水深越小越好。但叠梁门进水口的淹没水深小于临界淹没水深时，会在进水口诱发吸气漩涡而影响水电站的运行安全。在常规水电站设计中，一般根据规范推荐公式来计算和判别进水口的临界淹没水深，作为确定发电引水进水口高程的设计依据，当水电站建成运行时则严格控制进水口的淹没水深超过临界淹没水深，以保证水电站的运行安全。比如：传统水电站进水口的临界淹没水深采用国内“水电站进水口设计规范(DL/T5398-2007)”推荐的戈登(Gordon)公式进行计算。

然而叠梁门分层取水进水口是一种有别于传统水电站进水口的新型设施，由于叠梁门的存在改变了进水口的局部流态，就不能采用规范推荐的方法计算进水口临界淹没水深。因此如何判别水电站叠梁门分层取水进水口的临界淹没水深，保证水电站的安全运行，是水电站叠梁门分层取水进水口设计及运行中亟需解决的重要技术问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述如何判别水电站叠梁门分层取水进水口的临界淹没水深的问题，提供一种水电站叠梁门进水口临界淹没水深的判别方法及分层取水控制系统。

一种水电站叠梁门进水口临界淹没水深的判别方法，包括：

获取水电站叠梁门分层取水进水口的第一特征参数，所述第一特征参数包括进水口的第一体型特征参数和第一水流特征参数；

获取所述第一体型特征参数和第一水流特征参数中的第一基本物理参数，根据所述第一基本物理参数，得到第一参考结构特征参数的无量纲π项；

获取水电站叠梁门分层取水进水口的临界相对淹没水深的关系表达式，根据所述第一基本物理参数以及所述第一参考结构特征参数的无量纲π项获得水电站叠梁门分层取水进水口的临界淹没水深。

在其中一个实施例中，所述获取水电站叠梁门分层取水进水口的第一特征参数之前包括：

获取水电站叠梁门分层取水进水口的第二特征参数，所述第二特征参数包括进水口的第二体型特征参数和第二水流特征参数；

根据所述第二体型特征参数和第二水流特征参数获得水电站叠梁门分层取水进水口的临界淹没水深的关系表达式；

获取所述第二体型特征参数和第二水流特征参数中的第二基本物理参数，根据所述第二基本物理参数，得到第二参考结构特征参数的无量纲π项；

根据所述第二参考结构特征参数的无量纲π项以及所述临界淹没水深的关系表达式，获得水电站叠梁门分层取水进水口的临界相对淹没水深的初始关系表达式；

获取叠梁门相对高度和进流佛氏数，对所述叠梁门相对高度和进流佛氏数进行数据拟合，获得水电站叠梁门分层取水进水口的临界相对淹没水深的关系表达式。