進(jìn)化策略的水電站水力過渡過程優(yōu)化方法研究

利用相關(guān)程序,對四川毛爾蓋水電站進(jìn)行了水力過渡過程計(jì)算。通過對導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算、調(diào)壓室波動計(jì)算、大波動過渡過程計(jì)算、小波動計(jì)算以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定分析,驗(yàn)證了該電站引水發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是合理、可行的。

文中通過對宏發(fā)水電站進(jìn)行水力過渡過程計(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。

本文主要針對黃河拉西瓦、漢江毛壩關(guān)水電站工程,在物理模型試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上,對水電站的水力過渡過程的仿真計(jì)算作了驗(yàn)證,驗(yàn)證計(jì)算方法和參數(shù)選擇的合理性,并率定計(jì)算參數(shù)。得到調(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程線。在鉆根水電站和扎古錄水電站的調(diào)保計(jì)算中,計(jì)算了引水隧洞、壓力鋼管最大/最小水壓力包絡(luò)線、小波動和水力干擾下的發(fā)電頻率擺動機(jī)組穩(wěn)定性分析等成果。采用fluent軟件模擬某瞬間調(diào)壓室內(nèi)的三維流場,動態(tài)地顯示了調(diào)壓室水位波動情況。

系統(tǒng)地介紹了水電站水力過渡過程數(shù)字仿真的基本理論和計(jì)算方法,過渡過程的起因和研究內(nèi)容,并用多個(gè)水工模型試驗(yàn)測量的調(diào)壓室水位、管道水錘壓力及其壓力過程線資料驗(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)壓室水位波動的動態(tài)演示。該數(shù)字模型已用于多個(gè)電站引、尾水系統(tǒng)的水力過渡過程計(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程線,引水隧洞最大/最小內(nèi)水壓力包絡(luò)線、小波動和水力干擾下的發(fā)電頻率擺動、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)。

為保證電站安全穩(wěn)定運(yùn)行,通過對調(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,對機(jī)組水力過渡過程進(jìn)行大波動、小波動分析計(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)。

本文介紹利用程序進(jìn)行水電站水力過渡過程計(jì)算。通過對下坂地水電站的調(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)。

文中通過對宏發(fā)水電站進(jìn)行水力過渡過程計(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。

針對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),對水輪機(jī)典型工況甩負(fù)荷水力過渡過程進(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水輪機(jī)特性進(jìn)行描述和插值,開發(fā)了基于windows界面的水力過渡過程數(shù)字仿真軟件。

從普遍意義上講,水電站水力過渡過程是水、機(jī)、電系統(tǒng)相互影響、相互制約的聯(lián)合過渡過程,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)械過渡過程的主要類型與基本特征,分析了水輪機(jī)過渡過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義,闡述了水力機(jī)械裝置過渡過程研究的現(xiàn)狀和研究方法。

在水電站的運(yùn)行中總伴隨著水力過渡過程,對電站進(jìn)行過渡過程分析與計(jì)算相當(dāng)重要。本文介紹了當(dāng)今先進(jìn)的科學(xué)計(jì)算軟件matlab的特點(diǎn),并利用該軟件對紫坪鋪水電站的水力過渡過程從數(shù)學(xué)模型、計(jì)算仿真等方面進(jìn)行了分析、計(jì)算與研究,以便尋求合適的電站運(yùn)行方式、機(jī)組關(guān)閉規(guī)律等。為電站及引水系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化、安全運(yùn)行提供依據(jù)。

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)。對于軸流式機(jī)組而言,由于機(jī)組水推力過大,電站甩負(fù)荷時(shí)往往容易造成\"抬機(jī)\"現(xiàn)象,對機(jī)組造成破壞,因此,水力過渡過程計(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。

本文通過對樂昌峽水電站進(jìn)行過渡過程計(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)過渡過程的計(jì)算經(jīng)驗(yàn),為同類工程提供借鑒。

太平驛水電站引水系統(tǒng)為長隧洞、差動式調(diào)壓室、２管４機(jī)，尾水隧洞按無壓明流設(shè)計(jì)。本文介紹了電站水力系統(tǒng)的特點(diǎn)、水力過渡過程計(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)測結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的對比。

通過對yms水電站水力過渡過程計(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,希望對國內(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)樞紐布置無法改變的情況下,在犧牲調(diào)速系統(tǒng)速動性,放寬對電站調(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。

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,通過對大、小機(jī)組水力過渡過程進(jìn)行大波動、小波動分析計(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)。

分類號密級 udc編號10486 武漢大學(xué) 碩士學(xué)位論文 水電站水力過渡 過程的數(shù)值仿真及參數(shù)優(yōu)化 研究生姓名：張鵬 指導(dǎo)教師姓名、職稱：趙旭光高工 陳光大教授 學(xué)科、專業(yè)名稱：水利水電工程 研究方向：水電廠動力設(shè)備及控制、 診斷技術(shù) 二○○七年四月二十日 numericalsimulationandparameter optimizationoftransientprocessforhydraulic powerstation by zhangpeng 鄭重聲明 本人的學(xué)位論文是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立撰寫并完成的，學(xué)位論文沒有剽竊、抄襲、 造假等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范和侵權(quán)行為，本人愿意承擔(dān)由此而產(chǎn)生的法律后果 和法律責(zé)任，特此鄭重聲明。 學(xué)位論文作者（簽名）

天生橋二級水電站引水系統(tǒng)布置方式為“一洞一井二機(jī)”，屬于長隧洞復(fù)雜引水系統(tǒng)，水力過程較為復(fù)雜。在試行過程中，由于多種原因，曾發(fā)生過調(diào)壓室升管隔墻倒塌事故。事故發(fā)生后，調(diào)壓室由差動式改為阻抗式。在調(diào)壓室改型設(shè)計(jì)過程中，曾進(jìn)行了變態(tài)水力模型試驗(yàn)和各種可能出現(xiàn)工況的仿真計(jì)算，運(yùn)行后對引水系統(tǒng)進(jìn)行了水力過渡過程原形觀測。為總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)發(fā)表此文供專家及同行參考。

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)行了大波動及小波動的過渡過程計(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。

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過渡過程的計(jì)算工況。通過對各工況進(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調(diào)試和運(yùn)行提供了依據(jù)。圖1幅,表1個(gè)。

針對水電站水力過渡過程建模與仿真的復(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.通過對彈性水錘波動方程中流量符號的處理,推導(dǎo)出適合大、小波動工況的引水系統(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.

論述了水電站水力機(jī)組過渡過程的產(chǎn)生以及對整個(gè)系統(tǒng)的影響,提出了水電站水力機(jī)組過渡過程的測試參數(shù)。