水電站甩負荷大波動過渡過程模擬

在水電站過渡過程計算分析中,首要也最難確定的是計算工況,特別是控制工況。依據(jù)水電站過渡過程基本理論與多年來相關課題實際經(jīng)驗,系統(tǒng)地闡述計算分析中的目標參數(shù)、約束條件、相關資料和擬定計算工況的基本原則,以滿足工程設計和科學研究的需要。

以有壓管道非恒定流微分方程組為基礎,結合碗牛壩水電站具體邊界條件,建立了基于特征線法的描述水電站突甩負荷過渡過程的數(shù)值模型,全面細致地模擬出了該電站突甩負荷過渡過程中任一時刻壓力管道任一斷面各水力要素和機組各工況參數(shù)的瞬變規(guī)律,為該電站的設計及安全穩(wěn)定運行提供了技術依據(jù),對類似工程也有一定的參考價值。

運用外特性數(shù)值解法，結合湯峪水電站具體情況，建立了突甩負荷過渡過程求解的數(shù)學模型，并編制了計算程序；針對不同導葉關閉規(guī)律和不同調(diào)壓閥行程及其組合情況，進行了多種方案的求解，從而了解了有關水力要素及機組工況參數(shù)的瞬變規(guī)律，為電站的安全穩(wěn)定運行提供了依據(jù)

為確定對小波動穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)品質最不利的工況,通過穩(wěn)定域和數(shù)值計算分析小波動過渡過程最不利工況即控制工況的選取,研究了工況點的兩個主要信息即工況點的負荷擾動以及工作水頭對小波動穩(wěn)定性的影響。實例應用結果表明,減負荷擾動越小,衰減度越小,調(diào)節(jié)品質越差;最小水頭至額定水頭之間的工況點的穩(wěn)定性較額定水頭至最大水頭之間工況點的穩(wěn)定性差,因而控制工況應該在最小水頭至額定水頭之間選擇,對于低比轉速水輪機,最小水頭工況往往成為控制工況。

超長引水隧洞水電站設置氣墊式調(diào)壓室可以有效抑制過渡過程中調(diào)壓室涌浪振幅，但蝸殼壓力的變化規(guī)律也因氣墊式調(diào)壓室的影響變得更為復雜。本文通過數(shù)值計算方法，分析了設氣墊式調(diào)壓室超長引水隧洞水電站大波動過渡過程中，導葉關閉時間、引水隧洞水流慣性、壓力管道水流慣性及調(diào)壓室參數(shù)∥等因素對蝸殼最大動水壓力的影響；并與常規(guī)調(diào)壓室進行對比，討論了氣墊式調(diào)壓室對超長引水隧洞水電站甩負荷過渡過程中反射水擊波特性的作用。結果表明：氣墊式調(diào)壓室對水擊波的反射效果不如常規(guī)調(diào)壓室，且氣墊和涌浪壓力之和最大值大于常規(guī)凋壓室最大水壓力，更容易發(fā)生蝸殼最大動水壓力，此壓力由調(diào)壓室壓力極值決定、不受導葉關閉規(guī)律控制的影響。

針對單噴嘴沖擊式水輪機,在已成熟的混流式水輪機水電站過渡過程計算理論的基礎上,引入折向器的調(diào)節(jié)因素,提出了依據(jù)出力求解大波動過渡過程求解的方法,并以一個工程實例為依托,通過計算驗證了折向器方程及兩種大波動計算方法的合理可靠性。

在對水力瞬變過渡過程歷史背景簡要回顧的基礎上,重點介紹了水電站大波動過渡過程問題的研究現(xiàn)狀,對其基礎理論、計算方法、實驗研究、模擬計算機方法等做了較為詳細的介紹.特征線方法以其計算方便、能適應不同的邊界條件等優(yōu)點在水電站過渡過程計算中應用最為廣泛.最后簡要介紹了目前瞬變流問題研究的發(fā)展趨勢,包括非棱柱體管道中的水擊、二維或三維管流場的數(shù)值模擬方法、一維有限元模擬管道瞬變流、lb方法在模擬水電站水擊中的應用等.

該文介紹了具有長引水隧洞電站調(diào)壓室組合涌波計算方法,并以白瀨電站為例,介紹如何選擇最不利的組合涌波疊加工況

對南告水電廠擴機前、后大波動過渡過程進行計算、分析和對比,明確電廠鋼管開口擴機后對原有引水系統(tǒng)的影響程度,為南告水電廠的鋼管開口引水擴機的方案提供必要的理論依據(jù)。

為了確保某電站機組甩負荷的安全,對具有上游調(diào)壓室、一管三機布置的復雜引水管路系統(tǒng)進行了機組甩負荷過渡過程數(shù)值模擬計算,確定了合理的導葉關閉規(guī)律,并將其作為機組設計和運行的依據(jù)。

碗米坡水電站計劃將機組單機額定功率由80mw提高到85mw,本文結合真機試驗及仿真計算情況對超額定功率運行甩負荷過渡過程指標是否滿足調(diào)節(jié)保證要求,是否滿足機組安全穩(wěn)定運行要求進行分析,提出導葉關閉規(guī)律優(yōu)化方案,得出在優(yōu)化導葉關閉規(guī)律進行科學調(diào)整后機組可滿足超額定功率運行的調(diào)保及相應安全要求的結論。

本文介紹了涔天河水電站大波動水力過渡過程電算的工況選擇及計算成果,分析并確定水力過渡過程計算控制值和設計值。工況選擇時涵蓋全水頭范圍運行,并需要與實際運行工況相近,了解典型工況規(guī)律,以便利用典型工況快速進行洞徑比選、機組飛輪力矩敏感性分析及導葉關閉規(guī)律優(yōu)化等。

為了減小水電站輸水系統(tǒng)過渡過程中產(chǎn)生的水錘壓力,常常會在輸水系統(tǒng)中設置調(diào)壓室。通過基于不考慮水體彈性的理論推導以及考慮水體彈性的數(shù)值模擬,對無調(diào)壓室及有調(diào)壓室兩種方案下輸水系統(tǒng)小波動的過渡過程進行比較分析,以便較為全面地對設置調(diào)壓室或不設置調(diào)壓室是否會對水電站輸水系統(tǒng)小波動的過渡過程產(chǎn)生影響展開研究。研究結果表明:在相同布置條件下,無調(diào)壓室及有調(diào)壓室兩種方案的輸水系統(tǒng)的小波動過渡過程均是穩(wěn)定的；設置有調(diào)壓室的輸水系統(tǒng)小波動的過渡過程要優(yōu)于未設置調(diào)壓室的輸水系統(tǒng)小波動的過渡過程。從研究結果來看,設置調(diào)壓室對水電站輸水系統(tǒng)的小波動過渡過程具有改善作用。

結合錦屏二級水電站工程實例,通過數(shù)值計算分析長引水隧洞水電站小波動穩(wěn)定性影響因素。研究了機組空載時的小波動穩(wěn)定性,以及阻抗式調(diào)壓室阻抗孔面積、阻抗孔損失系數(shù)和引水系統(tǒng)糙率對于小波動穩(wěn)定的影響。研究結果表明:空載時小波動穩(wěn)定性滿足設計要求;減小阻抗孔面積對于提高小波動穩(wěn)定性十分有效:小波動穩(wěn)定性對于阻抗損失系數(shù)敏感性較低;引水隧洞糙率對于小波動穩(wěn)定性有較明顯影響,需慎重選擇引水管線方案。

冗各水電站在施工階段進行水力過渡過程計算時,通過對不同的運行組合工況進行分析,選取了適合該電站的工況進行計算.通過計算,推薦采用導葉兩段關閉的關機規(guī)律,計算結果滿足規(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),按照電站運行后的甩負荷試驗數(shù)據(jù)及關閉規(guī)律,對水力過渡過程計算進行驗算,其結果基本與實際情況吻合.

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

文中通過對宏發(fā)水電站進行水力過渡過程計算,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,保證電站的安全運行。

針對云南某水電站,在優(yōu)化導葉關閉規(guī)律的基礎上,對兩臺水輪發(fā)電機組在額定水頭、額定出力、全部甩負荷運行時的大波動過渡過程進行了計算.通過建立數(shù)學模型,采用特征線法,運用matlab/simulink軟件對機組大波動過渡過程進行了模擬仿真,計算結果基本是可行的.研究為該水電站安全穩(wěn)定運行提供了參考,同時為同類型電站在設計施工時計算大波動過渡過程提供了依據(jù).

水電站的水力過渡過程計算是一個需要理論計算、試驗與實際運行相互結合、相互印證和相互探索的復雜課題;以兩個典型水電站(引水系統(tǒng)有調(diào)壓井和無調(diào)壓井)的現(xiàn)場甩負荷為試驗條邊界件,對理論計算成果進行驗算,得出理論計算成果的正確性。

虹吸式進水口水電站,當機組甩負荷又遇調(diào)速系統(tǒng)失靈導葉不能關閉時,雖然可以很快破壞虹吸進口真空實現(xiàn)斷流,但由于壓力管道內(nèi)的存水要通過水輪機下泄,當壓力管道具有一定長度時,就會使機組處于逸轉狀態(tài)。因此,研究這種逸轉過渡過程,控制逸

通過對固定界面明滿流的銜接計算，探討了機組增減負荷時長尾水渠中涌波的性態(tài)；分析了明渠尺寸對涌波大小和周期的影響；并以實際工程為例計算研究了水輪機調(diào)節(jié)規(guī)律對調(diào)保參數(shù)及涌波的影響，以及機組依次增減負荷時涌波的疊加等問題．

在水電站的運行中總伴隨著水力過渡過程,對電站進行過渡過程分析與計算相當重要。本文介紹了當今先進的科學計算軟件matlab的特點,并利用該軟件對紫坪鋪水電站的水力過渡過程從數(shù)學模型、計算仿真等方面進行了分析、計算與研究,以便尋求合適的電站運行方式、機組關閉規(guī)律等。為電站及引水系統(tǒng)設計優(yōu)化、安全運行提供依據(jù)。