抽蓄机组流量不同步变化对尾水管低压的影响

尾水低压现象对抽水蓄能电站的设计影响显著,为阐明尾水低压现象出现机理,基于一洞两机抽水蓄能电站输水发电系统,采用刚性水体动量方程,研究了甩负荷过程机组尾水管低压现象.为揭示输水系统布置对尾水低压现象的影响机制,定义了流量不同步变化抑制系数,并基于特征线法建立了系统的过渡过程仿真模型,通过移动上下游岔管位置,对比抽蓄电站不同类型甩负荷工况的结果,研究了不同流量变化抑制系数对尾水管最小压力的影响.结果表明:尾水低压出现的本质是同一水力单元2台机组流量变化不同步引起的压力交替变化,进而加剧了机组自身的流量变化;随着流量不同步变化抑制系数的减小,甩负荷过程中流量交替变化现象和尾水管低压现象均得到改善.

相继甩负荷工况最不利间隔时刻点

基于双机一洞布置型式的抽水蓄能电站输水系统水流动力方程和机组动量方程推导了先甩机组的尾水管进口最小压力解析公式,利用该解析公式分析并推测了尾水管进口压力最小值对应的相继甩负荷最不利间隔时刻点,并基于瞬变流理论和特征线法对某抽水蓄能电站工程实例进行了水力过渡过程数值模拟计算,计算结果验证了该分析和推测的准确性.结果表明:无论是同时甩负荷或是相继甩负荷,尾水管进口最小压力所在的机组运行轨迹点均极靠近机组特性曲线“反S”区间下弯点,且在下弯点以上;当尾水管进口最小压力出现在先甩机组时,对于先甩机组尾水管进口压力而言的最不利相继甩负荷间隔时刻点出现在先甩机组运行轨迹点第一次行至特性曲线“反S”区间Ⅱ区范围内.研究结果为抽水蓄能电站机组尾水管进口压力最小值计算以及控制工况选取提供了参考.

相继甩负荷间隔时间与尾水管进口压力最小值的内在联系研究

为探求相继甩负荷间隔时间与尾水管进口压力最小值之间的内在联系,针对双机一洞布置型式的抽水蓄能电站,基于瞬变流理论和特征线法对相继甩负荷工况水力过渡过程开展数值模拟,分析了相继甩负荷工况下机组流量变化率和运行轨迹与尾水管进口压力最小值之间的联系。结果表明,存在某一最不利相继甩间隔时间使得两台机组第一波流量变化率的时域不同步程度达到最大,则对应的尾水管进口压力达到最小,且此时先甩和后甩机组运行轨迹点分别在特性曲线反S区上弯点和下弯点。研究结果可为抽水蓄能电站尾水管进口压力极值计算提供参考。

输水洞径对可逆式机组相继甩负荷尾水进口压力影响

针对1洞多机抽水蓄能电站水力机组过渡过程调节保证计算中相继甩负荷对尾水进口压力的影响问题,通过对某抽水蓄能电站输水系统洞径组合的比选,得出不同甩负荷形式对尾水进口压力影响程度不同,先甩N-1台机组、后甩尾水管道最长的1台机组尾水进口压力最危险;不同输水系统洞径对改善尾水进口压力的影响程度也不同。

欧阳海水电站1号机组水力共振分析

欧阳海水电站计划进行增容改造,为了保证引水管路和机组的安全稳定运行,需了解水电站的水力特性。从而进行了甩负荷、变负荷和变速试验。做变负荷试验时发现1号机组在小负荷运行区域出现共振现象,在上机架垂直振动,涡壳进口压力、尾水管锥管压力和顶盖压力实测分析发现均含有1 4倍频的相同频率成份。为探知出现此频率的原因,本文对此频率成分做了详细分析,得知它是由于1号机在小负荷工况运行时上冠处叶道涡产生的水力共振频率。

调压室对尾水隧洞明满流水力过渡过程影响研究

水电站水力过渡过程计算中,明满流现象一直是仿真模拟的难点。针对某大型水电站发生过渡过程时尾水隧洞中出现的明满流现象,采用数值模拟方法,研究了设置尾水调压室后,尾水隧洞明满流过程对机组尾水管进口最小压力及机组一次调频性能的影响。结果表明,尾水调压室可在一定程度上削减明满流对机组运行的干扰,同时尾水洞中的明满流又可减少调压室水位波动幅值,二者的合理搭配改善了尾水系统过渡过程品质,可为发生眀满流现象的水电站尾水系统设计提供借鉴。

抽水蓄能电站尾水系统布置对相继甩负荷工况尾水管进口最小压力的影响

抽水蓄能电站机组在相继甩负荷过程中,尾水系统布置方式对尾水管进口最小压力影响很大。本文通过理论分析、数值计算和工程实例,揭示了相继甩负荷工况产生尾水管进口最小压力的内在机理,探究分析了尾水系统布置方式对相继甩负荷工况中的尾水管进口最小压力的影响。结果表明:尾水系统环状布置比树状布置对相继甩负荷过程中的尾水管进口最小压力更有利;环状布置方式中的尾水岔管越靠近机组、尾水主洞断面积越大,尾水管进口最小压力越大。

基于VMD的甩负荷试验尾水管压力分析及预测

目前应用于工程的抽水蓄能电站一维过渡过程计算做了近似处理,忽略了机组在过渡过程伴随的脉动压力。基于VMD算法分解现场甩负荷试验数据提取信号中的脉动项,结合一维计算对尾水管进口总压力进行了预测。结果表明:VMD算法分解出的尾水管进口压力趋势项表现为频率为零的水锤波动;脉动项集中在低频段,脉动幅值呈现与转速变化相近的趋势;结合脉动项的尾水管进口总压力预测比一维仿真预测更接近实测结果,为现场甩负荷试验分析预测提供参考依据。

特大型机组飞轮力矩GD^(2)与导叶关闭规律的关系研究

特大型机组飞轮力矩的取值对调节保证参数以及系统稳定性有着重要的影响。该文结合某高海拔地区水电站工程实例,建立仿真模型,研究特大型机组飞轮力矩取值与不同导叶关闭规律之间的关系。结果表明:导叶选取直线关闭规律时,受转速升高控制,特大型机组飞轮力矩都存在一个最小临界值;而在折线关闭规律下,高海拔地区电站的尾水管进口最小压力受规范约束条件的限制,其飞轮力矩的取值同样受限。

机组导叶关闭规律对相继甩工况的影响

针对"一洞两机"布置型式的抽水蓄能电站,基于瞬变流理论和特征线法,采用多种关闭规律对实际工程进行数值模拟;分析不同关闭规律对相继甩负荷工况时尾水进口最小压力产生影响的内在机理,得到针对尾水进口最小压力的最优关闭规律求解方法.结果表明不同关闭规律可决定尾水进口最小压力出现在先甩机组还是后甩机组工况.采取适当的先慢后快关闭规律可以使得2台机组在各自最不利时刻点的尾水进口最小压力近似相等,并优于其他关闭规律.求解该关闭规律步骤:初步选择一种两段折线关闭规律,若后甩机组尾水进口最小压力小于先甩机组的,则应将关闭规律做调整:将第1段折线斜率改小,将第2段折线斜率改大;若后甩机组尾水进口最小压力大于先甩机组的,则反之,直至2台机组尾水进口最小压力近似相等为止.

T形三通管计算模型对尾水进口压力和调压室涌浪的影响

针对含尾水调压室的抽水蓄能电站,以特征线法和瞬变流理论为理论基础,在考虑尾水调压室长连接管水体惯性作用及管壁弹性的基础上,在T形三通管节点处分别建立了基于恒定局部水头损失系数、Gardel公式、试验资料的3种计算模型.结合工程实例,应用T形三通管节点处的3种计算模型对水电站的过渡过程进行了数值模拟;采用Gardel公式和试验资料,计算了过渡过程中不同时刻点的局部水头损失系数,研究了不同计算模型对尾水进口压力水头和涌浪水位的影响.结果表明:基于恒定局部水头损失系数的计算模型其阻抗作用最小,对应的尾水进口最小压力和最高涌浪最大;基于试验资料的计算模型其阻抗作用最大,对应的尾水进口最小压力和最高涌浪最小;基于Gardel公式的计算模型次之.

长连接管形式对尾水进口压力和涌浪影响研究

抽水蓄能电站中,根据尾水调压室长连接管管径和阻抗孔孔径是否一致,可将尾水调压室分为两种形式。分别建立了这两种不同长连接管形式的调压室边界条件数学模型。以特征线法为理论基础并结合工程实例,对不同连接管管径和阻抗孔孔径的若干组合方案进行过渡过程的数值模拟,并计算了各组合方案中阻抗孔局部水头损失系数,同时分析不同组合方案中阻抗孔局部水头损失系数的差异及其对尾水进口压力水头和涌浪水位的影响。结果表明:增大连接管管径或者阻抗孔孔径均会增大尾水进口最小压力水头和尾水调压室最高涌浪水位。连接管与阻抗孔直径相等与连接管管径略大于阻抗孔孔径的方案相比,两者尾水进口最小压力水头相差较小,但后者可以更为明显地降低调压室最高涌浪水位,这一结论可以为工程中连接管和阻抗孔直径的选取提供参考。

尾水主洞长度对抽水蓄能电站尾水管进口最小压力的影响

针对采用"一洞两机"布置形式的无尾水调压室抽水蓄能电站,基于瞬变流理论与特征线法,对实际工程进行数值模拟,分析了不同尾水主洞长度对相继甩负荷工况下尾水管进口最小压力影响的内在机理。结果表明,尾水主洞的增长对尾水管进口最小压力不利,但随着尾水主洞长度的增长,尾水管进口最小压力先减小后增大再减小;随着尾水主洞长度的增长,先甩负荷机组和后甩负荷机组均有可能是引水发电系统出现尾水管进口最小压力的不利机组,整体来看,先甩负荷机组尾水管进口最小压力先减小后增大,后甩负荷机组尾水管进口最小压力先增大后减小。

过渡过程中尾水管进口压力分布模型试验

以水布垭电站为依托,针对水轮发电机组尾水管进口动水压力问题进行了带机组模型试验,试验采用正态模拟,进行了100%流量、部分流量及下游不同水位等一系列研究,并对工况D3进行了恒定流三维计算,结果表明尾水管进口断面压力在恒定流及过渡过程中均呈不均匀分布,此外对其原因进行了分析,研究成果对水电站设计和研究具有一定的参考价值.

尾水支管长短对相继甩负荷尾水管进口最小压力的影响

抽水蓄能电站相继甩负荷过程中两台机组的流量相互影响,尾水支管长短对尾水管进口压力的影响很大。通过理论推导结合对实际工程的数值模拟,分析了后甩机组尾水支管长短对相继甩负荷后甩机组尾水管进口最小压力的影响。结果表明,机组流量变化率大小决定尾水支管长短对自身机组尾水管进口最小压力的影响程度,与同时甩负荷相比,相继甩负荷后甩机组的尾水管进口最小压力对自身机组尾水支管长短更敏感;固定上、下游岔点位置,移动机组使其靠近下游岔点,可减小尾水支管水流惯性、增大相继甩负荷尾水管进口最小压力,该措施可代替降低机组安装高程的方法。

水电站过渡过程计算中尾水系统糙率的取值研究

在水电站水力过渡过程计算中,为了满足调节保证计算的要求,管道各项参数指标的正确选择是至关重要的,合理的参数取值是水电站得以安全正常运行的基本保证。结合某水电站工程实例,采用过渡过程通用软件,通过分别改变调压室前管道的糙率和调压室后管道的糙率,对水电站过渡过程计算中尾水系统糙率的取值进行了深入研究。研究表明:在机组丢弃负荷过程中,在其他条件不变的条件下,尾水系统糙率的变化对尾水调压室最低涌浪水位、蜗壳末段最大压力和尾水管进口最小压力皆有影响,在水电站过渡过程计算中,尾水调压室前、后段糙率均应采用可能的最小值较为合理。这些成果对于同类工程的建设具有一定的参考意义。

抽水蓄能电站尾水管进口压力变化内在机理研究

为探求抽水蓄能电站尾水管进口压力变化的内在机理,利用理论公式推导得出可表达尾水管进口压力的解析公式,分析和推测尾水管进口最小压力,同时基于瞬变流理论和特征线法开展过渡过程数值模拟,验证了分析和推测的准确性。结果表明,尾水管进口最小压力所在轨迹点极靠近特性曲线“反S”下弯点,且在下弯点以上,轨迹点越靠近原点,其数值越大且最小压力出现的时刻越晚。该结果可为抽水蓄能电站尾水管进口压力极值的分析和推测提供简明解析公式,并可为机组导叶关闭规律的选取提供参考。

抽水蓄能机组发电工况双机同甩组合工况研究

我国运行与在建大型抽水蓄能电站普遍采用"一管多机"方式,其中尤以"一管两机"方式最多。本文借助SIMSEN过渡过程计算软件,分别建立了"一管两机"型式的三座抽水蓄能电站机组过渡过程数值计算模型,针对发电工况同时甩不同负荷的组合工况进行计算。计算结果表明:对于特点电站,抽水蓄能机组双机同时甩负荷时,蜗壳进口压力和尾水进口压力极值并不一定发生在双机同甩额定负荷工况。研究结果纠正了以往关于双机同时甩额定负荷时蜗壳进口压力发生极大值和尾水进口压力发生极小值的认识。根据这一结论,对在运、在建电站提出了具体指导意见,对调节保证计算单位提出了新的要求。

抽水蓄能电站一洞两机相继甩负荷分析

为减少工程投资,抽水蓄能电站采用一洞两机布置,当一台机组甩负荷时会对另外一台机组产生水力干扰,诱发其甩负荷,导致相继甩负荷工况。这种工况下后甩机组的尾水管进口最小压力会急剧下降,但先甩机组也可能存在这种现象。本文通过对实际工程的数值模拟,分析了相继甩负荷时,先甩机组尾水管进口最小压力急剧下降的原因。研究表明:当相继甩负荷间隔时间较长,且先甩机组处于S特性曲线斜率反弯段,后甩机组流量上升时,后甩机组流量变化将对先甩机组产生很大的水头叠加,使先甩机组尾水管进口最小压力剧烈下降,出现先甩机组不利的现象。