水电站压力管道计算

水电站引水压力钢管水锤升压的简略计算〇说明：有压管路的锤击是由于流体的速度、动量变化引起的，流体的可压缩性和管路材料的弹性是锤击压强得以升降和传播的根源。

设水电站引水压力钢管与阀门系统示意图如下，根据儒柯夫斯基锤击波和锤击压强理论，对该系统的水锤计算如下。

设阀门的关闭时间为Ts，锤击波在管路中往复传递一次历时为T。

则：当Ts＜T时(即从进口到阀门的减压传递尚未到达阀门处，而阀门已经完全关闭)，将产生完全锤击(直接锤击);当Ts≥T时为间接锤击。

直接锤击情况下水锤增压△p=ρ×C×Vo；间接锤击水锤增压△p’=ρ×C×V o×T/Ts。

式中：ρ为管路介质密度，C为锤击波传播速度，V o为流体初速。

二、计算锤击波的第一相长T：T=2×L÷C式中L为管路长度，此处取L=750m，C为锤击波速度，以最大的C计算将得到最短的T以最大的C计算将得到最短的T短=2×750÷1114.48=1.35秒以最小的C计算将得到最长的T长=2×750÷1073.59=1.40秒可以看出，当阀门关闭时间Ts=8秒时，Ts大于T，管道内产生的锤击波为间接水锤。

管路越长，T越大，T/Ts越大，水锤升压也越大。

三、计算管路流速根据标书：DN1000管道设计流量3.5m ³/s ，换成流速Vo=Q/(πr 2)=3.5÷(3.14159×0.52)=4.456m/s DN1200管道设计流量4.65m ³/s ，换成流速V o=Q/(πr 2)=4.65÷(3.14159×0.62)=4.11m/s 四、按间接水锤公式计算，水锤增压△p=ρ×C ×Vo ×T/Ts =1000×1114.48×4.456×1.35÷8=838033 Pa ≈83.8 m 水柱 △p=ρ×C ×Vo ×T/Ts =1000×1073.59×4.11×1.40÷8=772179 Pa ≈77.2 m 水柱五、根据阀门设计手册给出的水锤升压简易计算公式 公式来源：《阀门设计手册》P451，2000.4年版，杨源泉主编《阀门设计》P238，1975年版，沈阳阀门研究所关闭阀门水锤升压计算公式为△p=0.004Q/At 单位Kgf/cm 2此公式经单位换算同等变换后，等效于△p=144*V o/t ，单位m 水柱 在本例中，V o=4.456(4.11)m/s,关阀时间8s ，计算得 △p=144*4.456（4.11）= 80.21（73.98）m 水柱。

电站出水压力管道经济管径计算摘要：从水库取水输送到用户，每年多数时间用户所需水头压力均有富余，为了充分利用水库水位势能，在水库出口设置电站，一方面降低下游管道压力，一方面为社会带来经济效益。

经济管径计算公式一般适用于加压输水或者重力流输水，本文分析计算在系统中设有电站情况下，计算管道的经济管径。

关键词：经济管径引水式电站压力管道从水库取水，重力流输送到用水户，线路全长88km，电站出水压力管道7.1km，用水户要求水压199m，水库校核洪水位265.7m，正常蓄水位255.2m，死水位207.7m，供水要求的水库最低水位225m，所以水库每年在大多数时间内将有30m左右的富余水头，为了充分利用重力势能，在水库出口设置引水式电站，在降低管道压力的同时，带来可观的发电效益。

一. 加压输水和重力输水经济管径计算1．经济管径计算设计流量：管道设计按最高日流量设计，在进行经济管径分析时采用平均日流量计算，同时采用高日流量复核输水能力。

本工程输水管道线路长、管径大，工程的投资主要部分为管线的投资。

以管道的年运行费用现值与管道投资费用之和，即费用总现值作为目标函数，输水水量、水压、管道流速作为约束条件，费用总现值最小所对应的管径即为经济管径。

计算基本参数：年运行费用现值=年运行费•年金现值系数[P/A，i，n]式中：n---使用年限，按n=50年计；i----收益率，i=8%；电费按0.60元/度电计算;年金现值系数（P/A，i，n）= =12.23大修管理费用取工程投资的1.44%费用总现值PW=工程投资费用+年运行费用现值2.判断系统是否加压的约束条件当利用的势能满足最大输水量时，所选的管径小于在压力流情况下计算的经济管径时，便应采用有压重力流的输水方式；否则便需要经过技术经济比较确定是否采用加压输水。

3. 不同输水方式下计算费用总现值的方法（1）压力流情况下系统的费用总现值费用总现值PW=工程投资费用+年运行费用现值年运行费包括电费、人员工资及工程维护费。

水电站、水利水电工程、压力管等水头压力的计算公式及参数一、工程压力单位:0.01mpa=1米水头（请参考下表）二、水电站有关装机、流量、水头经验公式电站装机容量W=集雨面积S×水头高H×0.3~0.5或W=设计流量Q×水头高H×7电站流量Q=装机容量W÷水头高H÷0.8电站引水洞径R半径=√Q÷（0.27~0.25）或R半径=√Q÷3.14÷2.7三、管径和流速计算、水头损失流量与管径、压力、流速的一般关系，一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。

流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速 (立方米/小时)。

其中，管内径单位：mm ，流速单位：米/秒，饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。

水头损失计算Chezy 公式Chezy这里：Q ——断面水流量（m3/s）C ——Chezy糙率系数（m1/2/s）A ——断面面积（m2）R ——水力半径（m）S ——水力坡度（m/m）根据需要也可以变换为其它表示方法:Darcy-Weisbach公式由于这里：hf ——沿程水头损失（mm3/s）f ——Darcy-Weisbach水头损失系数（无量纲）l ——管道长度（m）d ——管道内径（mm）v ——管道流速（m/s）g ——重力加速度（m/s2）水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适的管材和确经济管径。

输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。

四、管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件：管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流态，遵循不同的规律，计算方法也不一样。

三级水电站压力钢管结构设计1.设计依据及参考资料（1）设计依据：《水电站压力钢管设计规范》（DL/T 5141-2001）（2）参考资料：《水电站》（西安理工大学、葛洲坝水电工程学院合编）2.设计原则（1）钢管结构在弹性状态下工作；（2）考虑压力管道洞身埋藏在地下，不校核地震情况，不计温度应力；（3）管壁最小厚度（包括壁厚裕量）应满足下表的要求。

压力钢管的结构重要性系数………………………γ0=1.0设计状况系数………………………………………ψ= 1.0焊缝系数 ……………………………………………φ=0.94.压力钢管主管段结构计算4.1管壁厚度t的确定主管段r = 2.2m，0.6mm。

σR r/E S2= 1.57mm＞ δ2=0.6mm1.0,水击压力γQ = 1.1钢管结构的抗力限值σR =t—钢管管壁厚度，mm。

经计算，主管承受最大环向正应力为σθ=73.598N/mm²，小于经过计算取缝隙δ2=《水电站压力钢管设计规范》附录B的条文说明中，建议缝隙δ2的取值为（3.5～4.3）×10-4r K 0—围岩单位抗力系数较小值，N/mm 3；161.538N/mm²。

（其中r为钢管内半径，m）。

缝隙判别条件： γd —结构系数；但考虑到地下埋管沿线地质条件较差，故不计围岩分担内水压力的作用，按压力钢管单独承受 ψ—设计状况系数；4.1.1受力条件分析式中：σR —钢管结构构件的抗力限值，N/mm 2 γ0—结构重要性系数；经计算，钢管的抗力限值σR =2E S2结构系数考虑焊缝系数取γd ==226373.63N/mm²，=0.611（N/mm²）p=γW H=γW [γQ ×(Z 蓄-Z 安)+γQ ×H 水击]σθ—钢管环向正应力，N /mm ；全部内水压力设计，结构系数仍按地下埋管取值。

4.1.3管壁厚度t的计算式中：p—内水压力设计值，N/mm 2；r—钢管内半径，mm；σ—钢管的抗力限值，N/mm 2。

压力管道流量计算哎呀，说到压力管道流量计算，这事儿可真是让人头疼。

你想想，一大堆数字和公式摆在你面前，还得保持清醒的头脑，这压力可不比管道里的压力小啊。

不过，别急，咱们慢慢来，就像吃个汉堡一样，一口一口来。

首先，咱们得知道，流量计算这事儿，其实就像是给管道里的水流或者气流“量体温”。

你得知道它有多“热”，也就是流速有多快，才能算出它在单位时间内能流过多少。

这就需要用到一些基本的物理公式，比如那个著名的“流量=流速×横截面积”。

听起来简单，但实际操作起来，可得细心。

比如说，你得先测量管道的直径，这可不是随便拿个尺子量一下那么简单。

你得考虑到管道的磨损、变形，这些都会影响测量结果。

记得有一次，我去一个工厂检查，他们用的还是那种老式的卷尺，结果测量出来的直径和实际差了一大截。

我一看，这可不行，赶紧让他们换了个卡尺，这才准确。

接下来，就是计算横截面积了。

这事儿得用到圆的面积公式，也就是πr²，其中r是半径。

但是，你得知道，这个公式是在理想情况下才成立的。

现实中，管道内部可能会有锈蚀、结垢，这些都会影响实际的横截面积。

所以，你得根据实际情况，对公式进行调整。

然后，就是流速的测量了。

这事儿得用到流速计，有的是那种插入式的，有的是超声波的。

每种都有它的优缺点，比如插入式的容易受到管道内杂物的影响，超声波的则对管道的清洁度要求比较高。

你得根据实际情况选择合适的流速计。

最后，就是把这些数据代入公式，计算出流量了。

这事儿听起来简单，但实际操作起来，你得小心，别算错了。

记得有一次，我算流量的时候，把流速的小数点放错了位置，结果算出来的流量比实际大了好几倍。

幸好我及时发现，不然可就闹大笑话了。

总之，压力管道流量计算这事儿，虽然听起来高大上，但其实就跟咱们日常生活中的小事一样，需要细心、耐心，还得有点儿幽默感，不然这压力可真不是盖的。

不过，只要你掌握了方法，这事儿其实也没那么难。

就像我说的，一口一口来，慢慢吃，总能把这“汉堡”吃完的。