基于网络分析的水电站地下洞室群通风系统设计方法研究

摘要

水电站在我国的能源建设中占据着十分重要的位置，随着水电站的规模进一步加大，它的通风空调系统也就更加复杂。目前我国的水电站通风空调系统尤其是水电站地下洞室群通风空调系统的设计是以方案比较为基础，通常采用手工对每个子系统进行逐一计算，是一种以经验为主，科学计算为辅的方法。它的缺点在于不能够考虑到相互关联系统之间的互相影响，造成理论计算与实际运行情况相差很大。所以展开水电站地下洞室群通风空调系统的设计方法的研究具有现实意义。 本文把水电站地下洞室群各相关通风系统作为一个整体，采用基于数值方法、图论和最优化理论的网络分析方法来分析和解算水电站地下洞室群通风系统。以期对现有的设计、选型方法进行改进和优化。 水电站地下洞室群在通风时，是一个由交通洞、厂房、母线洞、主变洞、出线道、进风洞、排风洞等洞室以及各专门布设的送排风管道系统组成的通风系统。本文根据水电站地下洞室群通风系统的特点，提出了进行节点、分支划分与网络图绘制及分支阻抗计算的原则和方法，利用图论的相关理论将通风系统转化成为点和有向线段表示表示的，并且各个分支影响空气流动的因素由分支的阻抗表示的水电站地下洞室群通风网络图。分别根据质量守恒定律和能量守恒定律列出网络图中各分支的节点风量平衡方程组和回路压力平衡方程组，并利用分支阻力定律和风机性能关系式得出风量和风压之间的关系式，将其代入上述的风量平衡方程组或回路压力平衡方程组联立求解，即可得出各分支的风量和风压。在比较各种解算方法之后，本文给出了水电站地下洞室群通风系统的数值解算方法。 本文从风路和风网两个方面考虑通风系统的稳定性问题。首先给出了角联风路及其风向的判别和调节方法，并采用正交试验的方法判断角联风路的最关键影响风路。其次定义了通风系统的影响域，分析了各种因素对通风系统的影响，并给出了通风系统稳定性的统计分析指标。 依照上述的设计思想，本文以LT水电站为例进行分析计算，得出了相应的调整意见，也为今后的水电站地下洞室群通风系统的设计问题提供了方法和思路。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1研究背景

1.2水电站建设及其通风系统研究现状

1.2.1水电站建设现状

1.2.2水电站通风系统研究现状

1.3本文的研究方法和主要内容

1.3.1本文的研究方法

1.3.2本文研究的主要内容

2地下洞室群通风网络分析模型

2.1图论的基本知识

2.1.1基本概念

2.1.2图的矩阵表示

2.2水电站地下洞室群通风网络的分析模型

2.2.1水电站地下洞室群的通风网络图

2.2.2水电站地下洞室群通风网络分析模型

2.3通风网络分析模型的求解

2.3.1求解方法概述

2.3.2回路风量及其与分支风量之间的关系

2.3.3回路风量的数值解法

2.3.4求解步骤

2.4本章小结

3地下洞室群通风系统稳定性及可靠性分析

3.1基本概念

3.1.1角联风路

3.1.2角联风路七元组

3.1.3节点通路矩阵

3.2角联风路的判别

3.2.1采用集合论思想判别角联风路

3.2.2采用无向图方法判别角联风路

3.3角联风路的风向判别及调节

3.3.1角联风路的关键与非关键影响通路

3.3.2角联风路的风向判别

3.3.3角联风路的调节

3.4角联风路的风流状态模拟及其数据处理

3.5通风网络的稳定性分析指标

3.5.1风路的稳定性描述

3.5.2网络的稳定性描述

3.5.3影响域及其划分

3.6通风网络的稳定性分析

3.6.1风路的阻抗变化对风流的影响

3.6.2回路中其它风路的风量、风压的影响

3.6.3回路中辅助通风机对风流的影响

3.6.4通风网络稳定性的统计分析

3.7通风网络的可靠性分析

3.8本章小结

4水电站地下洞室群通风网络图绘制方法与分支阻抗计算

4.1 LT水电站工程概况

4.2 LT地下厂房全厂通风方案

4.3地下厂房全厂通风网络图

4.3.1地下厂房全厂通风网络图的做法

4.3.2 LT地下厂房全厂通风网络图

4.4水电站地下洞室群通风系统分支阻抗计算

4.4.1分支阻抗计算参数的计算式

4.4.2分支阻抗计算

4.4.3 LT分支阻抗计算

4.5 LT水电站原始通风网络解算

4.6本章小结

5水电站通风网络分析及调节

5.1传统设计方法存在的问题

5.2 LT水电站通风网络角联风路判定

5.3 LT水电站通风网络关键角联风路的最关键影响风路判定

5.3.1 LT水电站母线道上下层排风的最关键影响风路判定

5.3.2 LT水电站主厂房排风的最关键影响风路判定

5.3.3 LT水电站主变室排风的最关键影响风路判定

5.4 LT水电站通风网络调节

5.4.1 LT水电站母线道排风通路调节

5.4.2 LT水电站主厂房水轮机层排风通路调节

5.4.3LT水电站1～4#主变室排风通路调节

5.5本章小结

6水电站通风网络风机选用原则与风机数据库

6.1水电站通风网络风机选用原则

6.2水电站通风网络风机数据库

6.3本章小结

7成果与建议

7.1本文的主要研究成果

7.2对下一步的建议

致 谢

参考文献

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