调压室

在较长的水电站压力引水（尾水）道中，用以降低压力管道中的水击压力，改善机组运行条件的水电站建筑物。建于地下的称调压井，地上的称调压塔，也有井塔结合的形式。

设置调压室的条件

水电站机组负荷大幅度变化时，压力引水系统（压力引水隧洞和水电站压力管道）愈长，水击压力愈大。如果在压力引水道末端设置调压室，其内部为自由水面（压气式调压室除外）。发生水击时，调压室形成反射波，在压力引水系统中基本消除或降低了水击压力。调压室工程量大，施工较困难，造价较高，是否设置，需经论证。

20世纪50年代修建的水电站，当∑LV_max/H₀＞15时，需在压力引水道末端设置调压室。∑LV_max为压力引水系统各段长度与其相应最大流速乘积的总和；H₀为水电站设计静水头。20世纪70年代初中国援建的阿尔巴尼亚菲尔泽水电站，单机容量125 MW，水电站装机容量占电力系统的比重相当大，∑LV_max/H₀=22.7～29.5，经论证未设调压室。苏联1970年规范规定，水电站装机容量占电力系统10%～20%，∑LV_max/H₀≥50时，需设调压室。法国和日本设置调压室的条件一般为∑LV_max/H₀≥45。在低水头水电站压力管道中，允许水击的相对升高值较高水头水电站为大，设置调压室的∑LV_max/H₀值可较大。

根据中国现行的DL/T 5058—1996《水电站调压室设计规范》，设置上游调压室的条件，可按下式作出初步判断：

式中，T_w为压力水道中水流惯性时间常数，s；L_i为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；V_i为各分段内的相应流速，m/s；g为重力加速度，m/s²；H_p为设计水头，m；［T_w］为T_w的允许值，一般取2～4 s。

［T_w］的取值随水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。

调压室布置方式

根据调压室与厂房的相对位置，调压室有4种基本布置方式。

（1）上游调压室。调压室位于厂房上游的压力引水道末端，见图（a），这种布置方式应用最广。

（2）尾水调压室。厂房下游有较长的有压尾水道时，设置调压室可减少反水击和保护机组安全运行，见图（b）。

（3）上下游双调压室。当地下水电站厂房上下游都有较长的有压水道，为减小水击压力和改善机组运行条件，在厂房上下游水道上均设置调压室，见图（c）。

（4）上游双调压室。厂房上游有压引水道较长，有时因地制宜地设置双调压室，见图（d）。

调压室布置方式和结构示意图

（a）上游调压室；（b）尾水调压室；（c）上下游双调压室；（d）上游双调压室；（e）圆筒式调压室；（f）阻抗式调压室；（g）双室式调压室；（h）溢流式调压室；（i）差动式调压室；（j）压气式调压室;1—压力引水道；2—压力管道；3—压力尾水道；4—调压室；5—厂房

调压室的基本尺寸

调压室的基本尺寸由水力计算确定。计算内容包括：一般由波动稳定计算调压室稳定断面；根据运行工况计算水位最大升高和最大降低，以确定调压室顶部和底部高程。当水电站负荷突然大幅度变化时，引起调压室中较大的水位波动称为大波动。调压室中发生的持续微小波动称为小波动。为了维持水电站正常运行，调压室需有足够的断面，以保证大波动和小波动都能逐渐衰减。

如调压室的断面不足，为保持变化后的负荷为常数，流量愈增加，水头愈减小，调速器持续动作，将导致调压室的水位波动幅值逐渐增大。1904年德国亨堡水电站出现过这种情况。托马（D.Thoma）首先研究并提出了独立运行水电站的小波动稳定条件为

式中，F为调压室断面面积，m²；F_c为小波动稳定要求的断面面积，m²；L为压力引水道长度，m；f为压力引水道断面面积，m²；g为重力加速度，m/s²；α为引水道中水头损失系数；H₀为水电站最小水头，m；h_w0为压力引水道中的水头损失，m；h_wm0为压力管道中水头损失，m。

调压室的大波动稳定是非线性问题，一般用数值积分法（图解法、计算机方法等）可求出任何工况的波动过程，分析其是否衰减。一般只有低水头长引水道水电站（h_w0/H₀之值大）大波动稳定断面才大于小波动稳定断面。

当水电站在电力系统中运行时，调压室水位变化所引起的出力变化，是由电力系统中承担变化负荷的许多机组共同承担，因而，与独立运行的水电站相比，调压室稳定断面可以减小。

调压室水位升高计算条件：水库水位一般取正常发电时的可能最高水位；引水道糙率取可能最小值；根据机组台数、管道布置方式、主接线图等确定甩负荷程度。

调压室最大水位降低的计算条件：一般取水库可能最低水位；引水道糙率取可能最大值；在初步设计阶段，如一室多机，可采用其他机组满负荷运行，最后一台机组投入运行为设计工况，但最后一台机组容量应不小于水电站总容量的1/3，还要计算低库水位时丢弃全部负荷后水位波动第二振幅。

调压室的结构

调压室按基本结构分为：圆筒式调压室［图（e）］、阻抗式调压室［图（f）］、差动式调压室［图（i）］、双室式调压室［图（g）］、溢流式调压室［图（h）］、压气式调压室［图（j）］等。双室式调压室由上室、下室与断面较小的竖井组成。上室与下室分别供丢弃和增加负荷时使用，竖井横断面应满足波动稳定要求。溢流式调压室为限制最大水位

升高在顶部设有溢流堰，图（h）为其中的一种。压气式调压室为顶部全封闭，调压室水位升高时，内部形成压缩空气状态，见图（j），与圆筒式相比，调压室高度可大为减小。

调压室的发展趋势是方便施工、简化结构和降低造价。至20世纪70年代末，中国已建大中型水电站调压室60余座，其中多数为埋在山岩中的调压井，只有1座调压塔，井塔结合的有10座。

调压室断面以圆形为主，中国于20世纪70年代投产的映秀湾和碧口水电站调压井，考虑具体的地形地质条件，井体断面采用矩形。湖南镇水电站的差动式调压室改变常规布置，将升管置于大井之外，给结构布置和施工带来方便。岗南水电站为圆筒式调压室，下部为井，主体斜卧在山坡上，上端为塔，是一种新型结构。

调压井需有一定的埋深和一定厚度的稳定围岩，尽量减少开挖工程量，并做好防渗和排水措施。中国大型水电站调压井多采用快速闸门井和调压井结合的布置方式。一般采用钢筋混凝土衬砌。