一种基于精确模型的水电站弹性水击计算新方法

提出了一种水电站水击计算新方法。该方法既可提高计算精度 ,又易于建模仿真 ,并对大波动及小波动计算均可适用。仿真实验结果表明 ,新方法更准确地反映了水击极值点及整个动态过程 。

水流冲击管道内滞留气团的刚性数学模型

通过数学分析证明,在不计局部水头损失时,目前常用的几种简化刚性数学模型的最大气压计算结果相等,并与管道内初始充水段长度无关。但算例表明,对于初始充水段较短或滞留气团体积很小情况,这些简化模型的计算误差将达到不容忽视的程度,甚至导出错误结论。笔者导出的完整刚性数学模型,弥补了简化模型的不足,同时指出了刚性模型的理论缺陷和适用条件。

水轮机水压、转速联合预测控制器研究

本文论述了水轮发电机水压、转速联合预测控制的设计方法,给出了仿真研究结果。水压预测分别在刚性水锤及弹性锤两种情况下进行。仿真结果表明本文方法可明显改善引水道的水击效应,而转速仍具有较好的动态性能。

一种新的弹性水击计算方法

提出了一种基于MATLAB新的弹性水击计算方法,提高了计算精度,而且易于建模仿真.仿真实验结果表明,新的计算方法更加准确地反映了水击压力极值点及整个动态过程,这对保证水电站运行的安全性和经济性以及研究机组动态过程有理论和实际应用价值.

水击模型对水轮机调节系统过渡过程特性的影响

在计算水轮机调节系统动态特性时常采用刚性水击或弹性水击数学模型;本文分析比较了这两种数学模型,对水轮机调节系统动力学计算在过渡过程特性、稳定域、幅-相频率特性及水击值的影响。

压力水流冲击气囊时最大压力升高的解析解

本文推导出压力水流冲击气囊时异常水锤的解析算法 ,可直接求出最大压力升高 。

随机转速波动下水轮机调节系统动力稳定性

随着风力发电并网容量的迅速增加,电网随机波动性逐渐增强;电网随机波动过大必然会破坏水电机组运行的稳定性。为了深入研究随机转速波动下水力发电机组稳定性,考虑电网随机波速扰动影响,建立了新水轮机调节系统随机动力学模型。基于多项式逼近法,将系统随机动力学模型转化为其等价确定性系统,通过数值实验研究出随机系统与原系统动力行为相似性和区别性,探究了不同随机强度下调速器参数变化时系统动力行为的演化过程,初步揭示了随着随机强度变化时水力发电机组参数稳定域的变化特征和规律,为水电站系统稳定运行提供理论依据。

轴流转桨水轮机多指标非线性调速器设计

为了改善轴流转桨水轮机调速器的控制性能,在考虑调速系统非线性因素的基础上,提出了一种多指标非线性控制策略。通过分析轴流转桨水轮机机械特性,给出了水轮机调速系统各环节数学模型,在此基础上建立了轴流转桨水轮机调速系统的非线性模型。并基于多指标非线性控制理论,针对轴流转桨水轮机的刚性水锤效应,设计了非线性控制器。仿真结果表明,文中所建立的调速系统模型,能有效反映轴流转桨水轮机非线性特征;所提出的控制策略与工程实际中应用的PID策略相比,能更好地改善系统的稳定性和运行特性,控制目标品质更为优秀,使得系统具有很高的可靠性和抗干扰能力。

水力系统详细模型下的小干扰稳定分析线性化模型

为明确水力系统对电力系统动态稳定性的影响,在不同精度的引水系统模型下,用数学推导和物理分析相结合的方法,导出了适用于电力系统小干扰稳定分析的多机系统线性化模型;比较和讨论了简化模型、刚性或弹性水击时的水力系统对水电站单机无穷大系统低频振荡的影响,结论为水力系统模型的精度对系统小干扰稳定性有较大的影响,为考察水力系统的动态特性在小干扰稳定中的作用提供了参考。

刚性和弹性水锤模型对水轮机调节系统计算的影响

压力引水系统数学模型是深入分析水轮机调节系统动态特性的一个重要基础,通常以刚性水锤模型或弹性水锤模型来描述压力引水系统,模型的选择和应用基于不同的考虑,精确的模型对系统的稳定性评估、动态计算和控制器优化都具有重要的意义。应用控制理论和数值仿真的方法对选取的水轮机调节系统结构框图进行分析,在此基础上,比较了具有不同惯性比率R_(1)的电站在刚性水锤和弹性水锤这2种水锤模型下的稳定域变化趋势及其过渡过程调节品质的差异。研究结果表明:①相同惯性比率时,采用弹性水锤模型得到的稳定域要小于刚性水锤模型所得到的稳定域,随着θ_(r)的增加,2种水锤模型下调节系统稳定域的差别会越来越大;②调速器参数相同时只有在R_(1)较大且θ_(r)大于1的情况下,2种水锤模型下的系统调节品质才会有明显差异;③水锤模型的选取宜根据R_(1)和θ_(r)的值予以综合判断后再做决定。

浅析水力系统模型在电力系统低频振荡中的作用

为明确水力系统模型在电力系统低频振荡中的作用,运用全部特征值法,分析了水力系统的弹性水击、刚性水击和简化模型对水火电联合的三机系统小干扰稳定性的影响,得出了对含有水电站的电力系统进行低频振荡分析时,应该采用更为精确的水力系统弹性水击模型的结论。

供水管网动态模型分类及应用分析

当供水管网中发生启停泵、快速关阀等事件时,延时时段模拟(即准稳态模型)不能准确预测系统的瞬时动态变化,而需要采用更为准确复杂的瞬变流动态模型。为明确多种动态模型之间的差异,探讨和分析了供水管网动态模型的分类、模型理论以及在管网运行管理中的应用。结果表明,准稳态模型适用于水力状态缓慢变化的情况;弹性水锤模型可准确模拟系统的瞬时动态特性,包括流体惯性和系统弹性(即流体可压缩性和管壁弹性);刚性水柱模型只考虑了流体的惯性作用,可作为前两者的过渡。在实际应用中,3种动态模型应结合水力状态变化情况和模拟准确性需求合理选用,为供水管网系统提供更精细的运行管理方式。

水轮机调节系统的模糊滑模变结构控制

研究水轮机调节系统稳定性优化控制问题,由于水轮机调节系统刚性水击的非线性模型,具有四维非线性方程在不确定噪声扰动下的动力学特征,包括相轨迹图和Lyapunov指数图,特征表明四维动力系统含有混沌吸引子。为了消除系统的混沌态,提出采用模糊滑模变结构控制法,将非线性模型控制到任意固定点和周期轨道,并用MATLAB软件进行仿真。仿真结果表明,对于非线性、不稳定的数学模型,利用模糊滑模变结构控制系统可严格地跟踪参考轨道,且过渡时间短、过渡平稳,对噪声干扰不敏感,为水轮机调节系统的优化控制提供了一条新的控制方法。

大型轴流泵站超驼峰运行过渡过程研究

基于刚性水锤和水泵全特性理论,建立数学模型并计算分析采用虹吸式出水流道的轴流泵过渡过程。启泵时,以最不利工况分析了出水闸门不同的开启时间对系统参数造成的影响;事故停机时,确定了极限超驼峰水位,并在此基础上,对闸门两阶段关闭过程进行了寻优。计算结果表明:为保证机组在启动过程中不发生超载,闸门的开启时间不应超过60 s;为确保泵站的安全运行,外江极限运行水位超过驼峰底部高程的值应小于1 m;在正常停机情况下,闸门10 s快关总行程的62.5%,90 s慢关余下的37.5%为最优关闭过程。

水轮机水锤法测流数学模型的研究

对于水锤法测量水轮机流量,本文提出了用弹性理论进行误差修正的数学模型,并将这模型在计算机上实现,从而分析出弹性理论(或刚性理论)、回复水头的试算、漏水量诸因素对测量结果的影响。

基于水轮机内特性的过渡过程计算

本文从基于水轮机内特性的过渡过程计算理论出发,根据具体情况选用不同的刚性计算理论或弹性计算理论,选用VC++计算机编程语言,实现了在Windows界面下的参数输入,具有良好的人机交互形式,使复杂的参数输入和计算过程变得简单易行。

复杂环境下污水压力输送管道的工程实践

本文以汕头市黄厝围泵站至新溪污水处理厂的污水压力输送管道设计为例,主要分析了高重要性污水压力输水管道同时穿越道路立交、高速公路、现状铁路、待建铁路和通航河道等复杂环境的穿越方式和设计要点。对铁路隧道交叉位置设计刚性支座以保护管道稳定,待铁路隧道盾构穿越完成后,管道基础未发生变形沉降,防护效果较好。此外,为保障污水压力输水管道的近、远期安全运行,对此污水压力管道进行了阴极保护设计及水锤模拟分析,同时考虑检修阀组分区设计,以保障管道事故状态下的通水能力。目前管道已建成运行超过1年,运行效果良好,表明方案合理可行,可为类似工程提供经验借鉴。