MATLAB在水電站水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算仿真中的應(yīng)用

文中通過(guò)對(duì)宏發(fā)水電站進(jìn)行水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算,為突破調(diào)壓井托馬斷面提供了依據(jù),在降低施工難度,節(jié)約工程投資的同時(shí),保證電站的安全運(yùn)行。

為保證電站安全穩(wěn)定運(yùn)行,通過(guò)對(duì)調(diào)壓井位置、參數(shù)以及調(diào)壓井后輸水系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整,對(duì)機(jī)組水力過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行大波動(dòng)、小波動(dòng)分析計(jì)算,確定經(jīng)濟(jì)合理的電站輸水系統(tǒng)和機(jī)組方案參數(shù)。

為確保青羊溝水電站安全穩(wěn)定的運(yùn)行,保證電能質(zhì)量,通過(guò)對(duì)大、小機(jī)組水力過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行大波動(dòng)、小波動(dòng)分析計(jì)算,以便尋求合理的導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律,為調(diào)壓井、壓力管道等輸水系統(tǒng)參數(shù)和機(jī)組gd2值的設(shè)計(jì)優(yōu)化、安全運(yùn)行提供依據(jù)。

系統(tǒng)地介紹了水電站水力過(guò)渡過(guò)程數(shù)字仿真的基本理論和計(jì)算方法,過(guò)渡過(guò)程的起因和研究?jī)?nèi)容,并用多個(gè)水工模型試驗(yàn)測(cè)量的調(diào)壓室水位、管道水錘壓力及其壓力過(guò)程線資料驗(yàn)證了計(jì)算方法及參數(shù)選擇的合理性。利用cfd技術(shù)得到了調(diào)壓室內(nèi)的水流流態(tài)、三維流速分布以及調(diào)壓室水位波動(dòng)的動(dòng)態(tài)演示。該數(shù)字模型已用于多個(gè)電站引、尾水系統(tǒng)的水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算,得到的調(diào)壓室最高/最低涌浪水位、蝸殼及岔管斷面最大/最小水錘壓力、機(jī)組最大飛車轉(zhuǎn)速以及它們的變化過(guò)程線,引水隧洞最大/最小內(nèi)水壓力包絡(luò)線、小波動(dòng)和水力干擾下的發(fā)電頻率擺動(dòng)、機(jī)組穩(wěn)定性分析等成果,為工程設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。

針對(duì)紫坪鋪水利樞紐工程水頭變幅大,工況變化多且頻繁的特點(diǎn),對(duì)水輪機(jī)典型工況甩負(fù)荷水力過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行了數(shù)字仿真。建立了串聯(lián)管連結(jié)處瞬變流計(jì)算數(shù)學(xué)模型,采用三維空間曲面的形式對(duì)水輪機(jī)特性進(jìn)行描述和插值,開(kāi)發(fā)了基于windows界面的水力過(guò)渡過(guò)程數(shù)字仿真軟件。

冗各水電站在施工階段進(jìn)行水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算時(shí),通過(guò)對(duì)不同的運(yùn)行組合工況進(jìn)行分析,選取了適合該電站的工況進(jìn)行計(jì)算.通過(guò)計(jì)算,推薦采用導(dǎo)葉兩段關(guān)閉的關(guān)機(jī)規(guī)律,計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范要求.電站施工后,引水系統(tǒng)參數(shù)略有調(diào)整,根據(jù)調(diào)整后的數(shù)據(jù),按照電站運(yùn)行后的甩負(fù)荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)及關(guān)閉規(guī)律,對(duì)水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)算,其結(jié)果基本與實(shí)際情況吻合.

冗各水電站在施工階段進(jìn)行水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算時(shí),通過(guò)對(duì)不同的運(yùn)行組合工況進(jìn)行分析,選取了適合該電站的工況進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)計(jì)算,推薦采用導(dǎo)葉兩段關(guān)閉的關(guān)機(jī)規(guī)律,計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范要求。電站施工后,引水系統(tǒng)參數(shù)略有調(diào)整,根據(jù)調(diào)整后的數(shù)據(jù),按照電站運(yùn)行后的甩負(fù)荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)及關(guān)閉規(guī)律,對(duì)水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)算,其結(jié)果基本與實(shí)際情況吻合。

本文介紹利用程序進(jìn)行水電站水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算。通過(guò)對(duì)下坂地水電站的調(diào)壓室涌波計(jì)算、調(diào)節(jié)保證計(jì)算以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定分析,為電站及引水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

文中通過(guò)對(duì)宏發(fā)水電站進(jìn)行水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算,為突破調(diào)壓井托馬斷面提供了依據(jù),在降低施工難度,節(jié)約工程投資的同時(shí),保證電站的安全運(yùn)行。

太平驛水電站引水系統(tǒng)為長(zhǎng)隧洞、差動(dòng)式調(diào)壓室、２管４機(jī)，尾水隧洞按無(wú)壓明流設(shè)計(jì)。本文介紹了電站水力系統(tǒng)的特點(diǎn)、水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算的數(shù)學(xué)模型要點(diǎn)、計(jì)算結(jié)果及分析，且引述了１、２號(hào)機(jī)組同時(shí)甩負(fù)荷試驗(yàn)調(diào)壓室涌浪和機(jī)組轉(zhuǎn)速、蝸殼壓力的實(shí)測(cè)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的對(duì)比。

通過(guò)對(duì)yms水電站水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算分析,介紹了各個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和布置方式,希望對(duì)國(guó)內(nèi)外同類型水電站設(shè)計(jì)提供一定的借鑒參考。

瑪依納水電站引水發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法滿足gb/t9652.1—2007《水輪機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)條件》要求,系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。為此,在引水發(fā)電系統(tǒng)樞紐布置無(wú)法改變的情況下,在犧牲調(diào)速系統(tǒng)速動(dòng)性,放寬對(duì)電站調(diào)節(jié)品質(zhì)要求的前提下討論其引水發(fā)電系統(tǒng)布置的可行性。目前,2臺(tái)機(jī)組已經(jīng)安全穩(wěn)定運(yùn)行多年,證明該電站引水發(fā)電系統(tǒng)布置是合理的。

從普遍意義上講,水電站水力過(guò)渡過(guò)程是水、機(jī)、電系統(tǒng)相互影響、相互制約的聯(lián)合過(guò)渡過(guò)程,其計(jì)算的合理與否關(guān)系到輸水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和水電站的安全運(yùn)行及供電的質(zhì)量。文章介紹了水力機(jī)械過(guò)渡過(guò)程的主要類型與基本特征,分析了水輪機(jī)過(guò)渡過(guò)程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義,闡述了水力機(jī)械裝置過(guò)渡過(guò)程研究的現(xiàn)狀和研究方法。

角木塘水電站位于貴州省道真縣,電站裝機(jī)容量2×35mw。電站為低水頭河床式徑流電站,引水系統(tǒng)短,機(jī)組采用軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)。對(duì)于軸流式機(jī)組而言,由于機(jī)組水推力過(guò)大,電站甩負(fù)荷時(shí)往往容易造成\"抬機(jī)\"現(xiàn)象,對(duì)機(jī)組造成破壞,因此,水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算除了控制好蝸殼壓力升高、機(jī)組轉(zhuǎn)速上升、尾水管真空度以外,還要重點(diǎn)關(guān)注水推力的影響。

本文通過(guò)對(duì)樂(lè)昌峽水電站進(jìn)行過(guò)渡過(guò)程計(jì)算與分析,提出了一系列優(yōu)化方案,總結(jié)了常規(guī)電站尾水系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的計(jì)算經(jīng)驗(yàn),為同類工程提供借鑒。

根據(jù)某電站上下游特征水位、機(jī)組參數(shù)和特征水頭等資料,合理的確定出大波動(dòng)過(guò)渡過(guò)程的計(jì)算工況。通過(guò)對(duì)各工況進(jìn)行的詳細(xì)計(jì)算和分析,結(jié)果證明蝸殼最大壓力升高值、機(jī)組轉(zhuǎn)速最大升高值和轉(zhuǎn)輪出口最低壓力值的發(fā)生工況及各工況數(shù)值滿足有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求,從而為水電站的啟動(dòng)調(diào)試和運(yùn)行提供了依據(jù)。圖1幅,表1個(gè)。

針對(duì)水電站水力過(guò)渡過(guò)程建模與仿真的復(fù)雜性,提出了采用傳遞函數(shù)建模和運(yùn)用matlab的s-function相結(jié)合的綜合仿真方法.通過(guò)對(duì)彈性水錘波動(dòng)方程中流量符號(hào)的處理,推導(dǎo)出適合大、小波動(dòng)工況的引水系統(tǒng)s域表達(dá)式,并運(yùn)用matlab的s-function加以實(shí)現(xiàn).在大波動(dòng)時(shí),將水輪發(fā)電機(jī)組用線性插值的s-function代替.結(jié)果表明該仿真方法十分有效和可靠.

目前許多設(shè)計(jì)單位均將績(jī)效評(píng)價(jià)作為考核員工工作成果、實(shí)行獎(jiǎng)懲的主要依據(jù)。由于水電站水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算對(duì)不同的工程工作量差別很大,如果簡(jiǎn)單參考其他工程,就很難保證績(jī)效考核的公平性、統(tǒng)一性。為了提高員工工作積極性、考核工作的易操作性,須對(duì)水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算這項(xiàng)工作的工作量進(jìn)行量化。作者根據(jù)在水力過(guò)渡計(jì)算工作中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和體會(huì),提出了一些見(jiàn)解,供相關(guān)人員參考。

根據(jù)瑪爾水電站引水系統(tǒng)的特性和選定的機(jī)組參數(shù)進(jìn)行了大波動(dòng)及小波動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程計(jì)算,經(jīng)計(jì)算分析后提出的機(jī)組及調(diào)速器參數(shù)既能滿足引水系統(tǒng)在極端工況下甩負(fù)荷的要求,也能滿足機(jī)組負(fù)荷調(diào)整時(shí)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性要求,確保電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

本文介紹了波波娜水電站水力過(guò)渡過(guò)程計(jì)算。通過(guò)對(duì)波波娜水電站的調(diào)壓室涌波計(jì)算、調(diào)節(jié)保證計(jì)算,為電站及引水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了依據(jù),為調(diào)壓室相關(guān)體型結(jié)構(gòu)參數(shù)取值提供參考。

剛果(金)zongoⅱ電站為低壩引水徑流式電站,隨著調(diào)壓室斷面面積的增加,機(jī)組調(diào)節(jié)保證參數(shù)和調(diào)壓室涌浪向有利的方向變化,但是敏感性比較小。故通過(guò)計(jì)算,可確定合理的調(diào)壓井尺寸。

在水電站過(guò)渡過(guò)程計(jì)算分析中,首要也最難確定的是計(jì)算工況,特別是控制工況。依據(jù)水電站過(guò)渡過(guò)程基本理論與多年來(lái)相關(guān)課題實(shí)際經(jīng)驗(yàn),系統(tǒng)地闡述計(jì)算分析中的目標(biāo)參數(shù)、約束條件、相關(guān)資料和擬定計(jì)算工況的基本原則,以滿足工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究的需要。