抽水蓄能机组特性曲线对电站水力过渡过程的影响

为了研究抽水蓄能机组特性曲线对过渡过程的影响,采用三组比转速接近的已建电站的特性曲线对某电站进行了水力过渡过程计算分析。通过对比计算发现:减小飞逸曲线与机组运行轨迹线交点的单位转速,有助于降低机组最大转速上升率。初始工况点应选在特性曲线相对平滑的地方,有助于减小机组在过渡过程中的流量变化,降低蜗壳进口最大压力。“s”特性斜率变化率越小,整体越平滑,尾水管进口最小压力越高。可以为项目前期选择合适的转轮提供理论依据。

某抽水蓄能电站抽水断电过渡过程复核分析

抽水蓄能电站的抽水断电过渡过程威胁电站抽水工况的运行安全。以某实际抽水蓄能电站工程为例,在对电站抽水稳态工况复核的基础上,反演模拟了抽水蓄能电站单机抽水断电过渡过程,分析了数值模拟与原型实测结果之间存在偏差的主要原因。最后,对电站双机抽水断电工况进行了预测模拟。结果表明:单机抽水断电数值仿真模拟计算的过渡过程时域曲线与实测值时域过程的波动趋势基本一致且吻合良好,产生偏差的原因主要包括数值模拟中输入参数的不确定度及简化处理,以及过渡过程中真实压力脉动的影响。在对双机抽水断电工况进行预测模拟及修正后,过渡过程调保参数均未超过设计值,保障了电站抽水工况下的运行安全。反演分析成果可为其他抽水蓄能电站的设计及运行提供参考。

复杂输水发电系统尾水隧洞明满流对水力过渡过程的影响

为研究输水发电系统中明满流尾水系统的水力特性及其适用性,基于特征线法和特征隐式格式法建立水电站输水发电系统过渡过程分析模型,比较分析了明满流与全有压流两类尾水系统的水力特性以及尾水系统明满流过渡过程对输水发电系统瞬态参数和机组调节品质的影响。结果表明:在尾水隧洞全有压和明满流条件下,机组调节保证计算参数的控制值偏差较小,明满流尾水系统对应的尾水管进口最小内水压力相对较大;考虑明满流尾水系统的机组调节品质优于有压流尾水系统,且无明显的高频振荡叠加现象。

泵站过渡过程计算及水锤防护措施研究

文章介绍了水锤的基本概念、泵站水锤的危害、水锤防护研究的目的及意义。通过HAMMER软件对实际工程的供水系统进行数字建模,并对事故停泵时水力过渡过程进行模拟计算,对不同防护措施下的计算结果进行对比,最终提出更适合工程的预防水锤发生的防护措施,从而保证供水系统安全运行,可为类似的工程设计提供参考依据。

华东地区某抽蓄电站大波动过渡过程计算分析

可逆式水泵水轮机组运行工况多且转换频繁,其水力过渡过程更复杂,需单独进行计算分析。针对华东地区某抽水蓄能电站输水系统布置,选取合理的导叶关闭规律,借鉴相似机组的四象限曲线,对大波动过渡过程进行数值模拟和分析。结果表明,在所选取的导叶关闭规律和四象限曲线下,各工况计算控制值均满足设计要求,可为相似工程提供一定参考借鉴。

塔吉克斯坦某水电站水力机械过渡过程计算分析

为了保证水电站的安全经济运行,采用有压管道非恒定流数学模型和特征线法,并使用计算机软件MATLAB对塔吉克斯坦塞布佐水电站的大波动和小波动过渡过程典型工况进行数值计算研究。根据计算结果和数值分析,确定配水管最大压力、机组最大转速等参数,为引水系统结构设计提供依据,并对机组的稳定运行方式提出合理的建议和要求。

带分流叶片水泵水轮机甩负荷过渡过程中的压力脉动特征

为减轻水泵水轮机过渡过程中剧烈压力脉动对抽水蓄能电站安全产生的不利影响,需充分认识水泵水轮机的压力脉动特征。本文对某带分流叶片水泵水轮机甩负荷过渡过程中的实测压力脉动数据开展深入研究。首先从压力脉动的频域特性出发,提出了一种基于变分模态分解的时均压力和脉动压力提取方法。然后采用傅里叶变换和短时傅里叶变换分析水泵水轮机稳定运行和甩负荷过程中蜗壳进口、无叶区、顶盖和尾水锥管进口的脉动压力,揭示了带分流叶片水泵水轮机在稳定运行和甩负荷过渡过程中压力脉动的频率组成和时频变化特性的普遍规律。研究表明,带分流叶片水泵水轮机无叶区压力脉动的主频由叶片通过频率及其半次谐波共同主导,且叶片通过频率的半次谐波具有向上下游传播的特点。尾水锥管进口压力脉动频率主要由低频成分及叶片通过频率的半次谐波构成。甩负荷过渡过程中,无叶区叶片通过频率及其谐波的频率会随着时间的变化出现增大和减小现象,且变化规律与转轮转速的变化趋势一致。本文所提出的方法为压力脉动实测数据分析提供了一种新手段,为带分流叶片水泵水轮机压力脉动的特征研究提供了参考与借鉴,对结构异常振动溯源和保障机组安全运行具有重要意义。

抽蓄系统抽水快转发电过渡过程的水力不稳定性

为满足电力系统动态服务需求,要求抽蓄系统快速完成工况转换,抽水快转发电过渡过程是抽蓄系统在工况转换过程中最为复杂和危险的工况之一,但目前相关研究较少。为明确该过程的水力不稳定性,建立抽蓄电站全过流系统三维模型,开展抽蓄系统抽水快转发电过渡过程的数值模拟计算,探究水泵水轮机组的外特性参数变化、压力脉动特性和内部流态演变。研究表明:抽蓄机组抽水快转发电过程中,流量、力矩及受力的变化皆随着活动导叶动作呈现出阶梯式变化;水泵制动运行工况及转轮转速发生转向期间为机组易产生较大摆动、力矩易发生剧烈波动的时段,且尤以无叶区的压力波动最为剧烈;导叶开度的快速变化以及流量和转速的变向成为机组内部危险流动的主要来源。研究结果可为提高抽水快转发电过渡过程中的稳定性和优化控制策略提供理论支撑。

调压井底孔对水轮机调节系统过渡过程的影响

调压井是水电站建设的重要工程措施,本文在对带调压井的水轮机调节系统开展的计算分析中,采用流量、力矩的特征矩阵法描述水轮机特性、详细考虑了水轮机调速器非线性特性(如主配压阀速度特性、接力器开关时间整定引起的严重的非线性特性等),用实际甩负荷过渡过程算例说明调压井底孔阻尼对水轮机调节系统振荡特性的衰减、调压井内水位涌升的重要影响。

超高水头冲击式水电站水力过渡过程仿真分析

水电站过渡过程通常伴随不利影响,一直是国内外学者和工程技术人员研究的内容之一。本文采用特征线法对SK电站900 m超高水头段冲击式水轮机水力过渡过程对应大波动、小波动及水力干扰进行了研究,分析了大波动过程配水环管最大压力升高值、转速最大升高值、引水系统最小压力、调压井最高和最低涌浪,小波动过程最大调节时间和水力干扰过程出力摆动幅度,为电站的调试和后期运行提供了依据,同时为类似大容量冲击式水电站提供参考借鉴。

某长距离双管输水工程水力过渡过程分析

为研究长距离双管重力流输水工程过渡过程的安全性,以某长距离双管输水工程为对象,利用特征线法分析了正常运行工况下开阀过渡过程、4种事故工况下关阀过渡过程产生的水锤效应及相应的水锤防护措施。结果表明:延长重力流管道工作阀的关阀时间或者在驼峰点增设空气阀对缓解水锤振荡有一定作用;平行布置的两根管道的内水压力在过渡过程中产生的水锤压力基本一致;在薄弱点增设空气罐能有效控制振荡幅度及次数。

海口市疏水工程的水力过渡过程及运行控制研究

针对海口市疏水工程中存在疏浚效率不高等问题,提出海口市疏水工程的运行控制方案,解决了流量增减和流量对水力过渡的影响问题。运行控制三个阶段的累计充水量分别为368.28万m 3、27.00万m^(3)、11.70万m^(3),累计充水时间分别为204.60 h、14.30 h、33.00 h。阶段一的累计放水量为368.28万m^(3),累计放水时间为204.26 h,伴随着充水时间的增加,水位开始逐渐变化,并达到疏水的要求。另外,第一阶段任意时刻管道的流速均低于0.6 m/s,达到实际要求。研究结果表明,运行控制方案不仅可以分析水力过渡过程的影响因素,还能够准确地评估渠道和管道运行安全,研究结果可模拟疏水工程的水力过渡工程和运行控制。

长距离输水管道水力过渡过程分析及水锤防护研究

长距离输水工程具有管线较长、穿越地形复杂、地面起伏较大等特点,且多位于丘陵山地,沿线穿越各类建筑物,其水力条件过程和水锤防护设计成为工程设计的重点与难点,对工程安全及其稳定运行具有重要作用。本文以某输水管网工程为例,根据管网总体布置方案及用水特点,采用水力数学模型及水锤计算方法,分析输水管道不同运行条件下的水力过渡过程,模拟不同时间阀门启闭对沿程管道压力水锤变化的影响,从而为管道水锤防护设计和运行管理提供科学决策依据,以期为相关工程建设提供实践参考。

基于水力过渡过程的西藏扎拉水电站调压室设计优化

针对西藏扎拉水电站调压室顶拱上方存在的不良地质条件问题,提出了一种利用施工支洞作为调压室上室的优化布置方案,并结合水力过渡过程计算,分析了涌浪的波动过程。结果表明:施工支洞作为调压室上室能够有效削减最高涌浪水位。当最高涌浪低于施工支洞顶拱时,涌浪不会对支洞顶拱的结构安全造成危害,也不会阻碍支洞的排气过程。利用施工支洞作为上游调压室可显著降低调压室顶拱,并成功避开不良地质带,有利于水电站安全稳定运行。

三机一室一洞型水电站过渡过程数值仿真研究

基于特征线法建立水电站引水发电系统过渡过程分析的数学模型。以MATLAB为软件平台,搭建三机一室一洞过渡过程可视化仿真模型。利用仿真模型,针对具体工程实例进行过渡过程计算。对大波动计算结果进行分析,得出蜗壳末端最大动水压力、尾水管进口最大真空度、机组转速最大上升率及调压室水位波动情况。仿真计算结果直观且便于分析,可为水电站的优化设计和控制规律的合理选择提供数据依据。

大型轴流泵站起动过渡过程分析

为获得大型轴流泵站起动过渡过程水力特性,分析了泵组转动力矩平衡方程、水头平衡方程,以及三相交流异步电动机固有机械特性、水泵全特性曲线移动最小二乘法拟合,带小拍门的快速闸门水力特性,最终得出过渡过程数学模型,然后基于Simulink平台,模块化分解、搭建数学模型,并对主要水力参数仿真计算。计算表明,Simulink模块化仿真可方便地进行大型轴流泵站起动过渡过程分析,模块参数易于修改,便于工程推广。

抽水蓄能机组低水头起动过渡过程压力脉动分析

抽蓄机组在低水头起动时易进入其全特性曲线的反S不稳定区,从而导致机组并网失败,严重影响机组的安全稳定运行。其中机组内部复杂流动演变导致的剧烈压力脉动是影响机组动态特性的关键。该研究基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟方法对水泵水轮机低水头起动过程进行研究,重点分析了导叶与尾水管区域的压力脉动特性及产生原因。结果表明:机组起动过程中,无叶区时均压力幅值是固定导叶与活动导叶间的6倍,且时均压力幅值在无叶区沿周向分布不均。动静干涉主导了无叶区时均压力和脉动压力的变化,而在上游固定导叶与活动导叶间的动静干涉作用主要影响的是压力脉动幅值。尾水管直锥段压力脉动在机组起动过程不同阶段表现出不同的波动特征,PID(proportion integration differentiation)调节阶段压力波动较为明显。通过内部流动对比发现,活动导叶开启会引起无叶区水流速度的分布变化和波动,活动导叶小开度下转轮进口和无叶区存在明显的大尺度旋涡,这些和动静干涉联合作用是导致无叶区时均压力和脉动压力波动幅值高的原因。尾水管涡带在起动过程经历了从边条状涡带转为螺旋状涡带,之后又转变为幕布状涡带的过程。涡带的持续存在和动态变化不仅诱导了压力径向分布不均,也是导致压力波动剧烈的主要原因。研究成果可为提高抽蓄电站机组低水头起动并网成功率提供参考。

定-变速抽水蓄能机组调相-发电过渡过程动态特性研究

可变速抽水蓄能作为一种较新的机组形式,在参与电网调相调频、功率调节等方面相对传统定速机组具有独特优势。调相-发电过程作为抽水蓄能机组应对风光等间歇性可再生能源波动的典型过渡过程,对过流部件压力波动及机组运行稳定性有显著影响。目前抽水蓄能电站中广泛采用的一管多机布置形式存在水力干扰现象,一台机组的工况变化会影响其他机组的运行。同时,变速机组的引入会使机组展现出与传统机组不同的水力动态特性。为深入探究调相-发电过渡过程中不同机组布置形式下复杂管道系统的水力动态特性及相关稳定性问题,结合工程数据,基于特征线法和S函数等方法构建三种不同机组组合形式下一管双机抽水蓄能机组模型。针对不同机组布置形式,分别探究不同动作间隔下机组的蜗壳压力、尾水管压力及调压井流量等水力因素的动态特性及其对蓄能机组稳定性的影响。定量分析结果表明:在调相-发电工况下,工作水头及蜗壳压力先下降后上升,尾水压力、下游调压井水位及流量呈现正弦式衰减振荡;3种组合形式中定速-变速机组组合稳定性效果最佳,变速-变速组合的水力波动最大。本研究为定、变速组合的抽水蓄能电站安全稳定运行提供一定的理论依据。

泵站从长距离明流隧洞引水的水力过渡过程

泵站从长距离明流隧洞或明渠的中部引水是一种常见的工程布置形式,水力过渡过程计算通常涉及无压、有压输水系统耦合。以典型泵站工程为例,提出了无压、有压输水系统耦合的求解算法,给出了泵站事故断电、正常启动、停机的控制策略和水力特性。无压、有压输水系统可分别采用长、短时间步,假定一个长时间步内的连接处水位恒定,计算有压输水系统的水力瞬变过程,无压输水系统只考虑连接处流量影响。研究工程中的闸门井,不仅是截流元件,还应考虑其调压塔效用。研究成果可为类似工程的水力过渡过程计算提供参考。

变-定速抽水蓄能机组混合式布置对甩负荷过渡过程的影响

目前尚缺少较复杂的多洞多机输水系统下变-定速机组混合式布置对甩负荷过渡过程影响的研究。基于一维管道瞬变流理论,采用特征线法建立了“引水两洞四机、尾水四机一洞”的变-定速抽水蓄能机组水力过渡过程数学模型,并结合实际工程算例探讨了甩负荷工况下变-定速机组混合式布置对调节保证参数的影响。结果表明,相比于变速机组分布于不同引水主洞的布置方案,两台变速机组布置于同一引水主洞方案下甩负荷过渡过程中的调节保证参数在发电效率较高区内更为安全。