超高钢混风电塔筒液压导向系统研究

为了更加高效的利用高空风能,作为绿色清洁能源之一的风力发电,朝着风电机组单机容量越来越大、承载基础的塔筒建设高度越来越高的趋势发展。传统锥筒式全钢塔筒逐渐被预应力混凝土-钢组合塔筒所取代。预应力混凝土-钢组合塔筒兼具混凝土塔筒及钢塔筒两者的优势,具有承载力高、稳定性好、运输施工维护方便、建设成本低等特点,以适应较高高度风电场的需求,代表了未来风电塔筒结构发展的方向。由于高空风载荷大、风电机组的偏心载荷大等不利因素,导致提升过程中产生大弯矩和扭转的工况。因此,导向问题已成为预应力混凝土-钢组合塔筒建设中需要首先解决的技术难题。针对这一难题,创新研制了超高钢混风电塔筒导向液压系统,结合传感检测和智能控制算法,克服上述不利因素,依次将混凝土内塔筒和中塔筒提升到位,高质量地实现了国内陆上最高的国家电投鲁阳170 m高的风电钢混塔筒的安装。

基于附加阻尼的水轮机调速系统优化控制研究

针对水轮机调速系统引发电力系统发生超低频振荡的问题,提出一种调速侧附加阻尼控制策略。首先,基于阻尼转矩法,分析得出水轮机调速系统产生的负阻尼是造成电力系统发生超低频振荡的主要原因;其次,推导调速系统的阻尼转矩系数表达式,证明该系数与水锤效应时间常数及调速器PID参数密切相关;然后,依托附加阻尼控制策略,在系统调速侧引入正阻尼补偿,并采用灰狼优化算法整定调速器PID参数,以进一步改善系统阻尼特性;最后,在Matlab/Simulink仿真平台搭建单机、四机两区域系统进行仿真验证,结果表明所提控制策略能够明显改善调速系统的阻尼特性,有效抑制超低频振荡。

轴面流道类型对径向直叶片水轮机的性能影响

针对径向直叶片水轮机轴面流道做混流式和全径向式布置时对性能的影响进行研究。首先建立径向直叶片水轮机的理论模型,然后基于两种不同类型的轴面流道进行转轮设计,最后通过数值仿真对其外特性和内部流场进行分析对比。研究表明,两种方案均能适应超小流量和较宽的水头变化范围,采用混流式流道方案时最优数值预测效率为81.4%,较全径向式流道方案偏大1.8%,并具有较高的过流能力。经试验检验混流式流道方案的最优效率约74.2%,基本满足超小流量余能回收的需要。研究成果为超小流量余能回收水轮机的设计提供参考。

工业循环冷却水余能利用及其关键技术

基于工业循环冷却水系统构成方式的研究,归纳出了3种典型的循环水系统:冷热水串联系统、冷热水独立系统和循环水回水开敞式系统.通过对循环冷却水系统中剩余能量的分析发现:无论构成方式如何,其系统余能一般为5~30 m,少数可达到50 m左右,都属中低水头余能系统.根据循环冷却水余能特点,提出了3种典型的余能利用方式:水轮-风机组余能利用方式、小型或微型水轮发电装置向外送电的余能利用方式和透平泵余能利用方式.针对3种余能利用方式,指出了各自的关键技术或存在的问题:水轮-风机组的关键是超低比转数水轮机的设计,但其成本较高、效率较低、机型单一,现缺乏对超低比转数水轮机内部流场的研究;余能发电的关键在于水轮机的选型及其循环水的保护和发电机逆功率保护;透平泵的关键是水轮机或者反转水泵的设计,并且水泵反转作水力透平在工作过程、设计理论与方法、流道型式等方面与水轮机存在很大差异.因此,透平泵中透平部分是选反转水泵、水轮机,还是水泵水轮机,应经过经济技术比较才能确定.

超超临界1000MW机组给水泵汽轮机2种纯电液调节系统的对比研究

介绍了超超临界1 000 MW机组给水泵汽轮机(小机)低压透平油和高压抗燃油纯电液调节控制系统设计、液压伺服系统、监视及紧急跳闸系统等,并对2种纯电液调节系统的结构、控制等进行了对比分析。结果表明,2种纯电液调节系统的主要差异在于液压伺服系统,但控制策略基本一致,控制功能均较成熟。低压透平油纯电液调节系统的控制精度为1‰,满足控制要求,具有系统简洁、环保性好、维护量少等优点,经济性和可靠性较好。

基于减容增效的超低比转速轴流式叶片水力设计

为解决轴流定桨式机组枯水期小流量下不能发电的难题,在分析其原因的基础上提出减容增效实施策略;研究了进出口轴向流速及环量沿半径分布规律;解决了计算机辅助水力设计关键技术难题,包括翼型展开图向计算流面圆柱面转化技术及曲线智能延伸技术;用自行开发的CAD软件为一实际机组设计轴流式叶片,在流量从4.5m3/s减至1.5m3/s时,机组效率从改造前的低于30.1%增大至82.7%,机组能够正常发电,且叶片汽蚀性能优于原转轮汽蚀性能。

超低水头水轮机流动数值模拟及水力性能研究

为开发经济实用超低水头(净水头低于5m)的水轮机,基于流体动力学理论对可应用于水能、波浪能发电的某超低水头水轮机进行了内部流动数值模拟及性能预测,并分析了水头和转速特性。结果表明,在1.5～5.0m水头范围内,水轮机效率较高,变化平稳,输出功率主要取决于水头。

超低频振荡阻尼控制中的水轮机调速系统参数双层优化策略

该文针对水电集中外送系统中的超低频振荡问题,提出兼顾阻尼振荡和频响动态性能的水轮机调速系统参数优化策略。首先,基于复转矩法分析超低频振荡的机理及影响因素,验证了通过调整调速系统参数来抑制超低频振荡的可行性;其次,基于信息熵制定了抑制超低频振荡并确保调速系统调节能力的综合性能指标;然后,构建基于综合性能指标的鲁棒优化模型,实现了复杂工况情形下的调速参数鲁棒优化;最后,经四川某水电外送系统应用测试表明,调速系统优化参数具备良好的抑制超低频振荡能力以及适应多种工况的快速调频能力。

超低水头水轮机在可再生能源开发中的应用进展

随着世界能源日趋紧张,水能、海洋能作为清洁、可再生能源受到许多国家的重视。文中对超低水头水轮机在水能、海洋能发电中的应用进行了综述和评价,并介绍了国内超低水头水轮机的研究进展。

超低水头水轮机动静干涉效应的数值模拟研究

采用RNG k-ε湍流模型对一可用于小水电、越浪式波浪能发电的单级超低水头水轮机进行了全流道三维非定常流动计算,应用滑移网格技术考察了动静干涉效应。通过数值模拟计算,分析比较了不同流量下水轮机压力、轴向速度的脉动特性,以及轴向水推力、力矩的变化规律。结果表明:水轮机内流场周期性脉动明显,该周期性脉动主要由静叶尾迹与动叶间的干扰所引起,脉动频率以叶片通过频率为主;随着流量(水头)的增加,无叶区压力、轴向速度的波动幅值均逐渐增大。

水轮机调速器参数对电力系统超低频振荡的影响

实际电网中多次发生超低频振荡事件,研究发现调速系统产生的负阻尼是引起超低频振荡的重要原因。该文分别推导了水轮机调速系统在考虑PID参数下的阻尼转矩系数,并且通过分界频率和实际振荡频率分析了水轮机调速系统的阻尼特性。基于单机系统,采用粒子群优化算法对调速器PID参数进行优化,优化目标函数同时考虑了水轮机的转速偏差和调速系统的阻尼转矩,并通过阻尼转矩法比较了优化前后系统的阻尼变化,同时利用附加控制器的方法增加了系统的正阻尼,达到抑制超低频振荡的目的。最后,在4机2区域系统和云南电网中某实际直流孤岛系统中验证了超低频振荡是由调速系统产生的负阻尼所引起的。

不同导叶数对超低比转速水轮机水力性能的影响

为研究固定导叶数对小流量、低比转速的冷却塔专用超低比转速水轮机水力性能的影响,利用CFD技术对不同固定导叶数的超低比转速水轮机进行模拟分析,研究了4种不同导叶数对超低比转速混流式水轮机水力性能的影响。结果表明:水轮机匹配18个固定导叶时,超低比转速水轮机内部流动更加均匀,导叶间压力在圆周方向对称性更好;转轮流线分布更加顺畅,流态更好,尾水管涡量更小;水轮机运行稳定性增强,机组出力和水轮机效率提高。

1036MW超超临界机组在线拆装油动机卸载阀的技术实践

某电厂1台1 036 MW超超临界机组因油缸活塞底部泄油塞脱落,致使调节汽阀无法正常开启,对其进行了在线抢修处理。为确保机组运行安全,事先在同型停运机组上进行了模拟操作。介绍在线拆装油动机卸载阀的技术方案,包括在线维修时保持机组正常运行的技术措施和注意事项,以及维修完毕后油动机恢复运行的步骤。实践结果表明,所采取的技术措施得当,避免了1次停机事故。

用于直流系统超低频振荡抑制的调速器和FLC协同优化

针对云南电网实现异步互联后,出现的严重威胁电网安全运行的超低频振荡现象,分析了水轮机调速器的特性和直流频率限制器(Frequency Limit Controller,FLC)的数学模型,阐明了水轮机调速器和FLC的调节特征,探讨了它们对频率稳定性的影响,提出了优化水轮机调速器的PI参数、协调一次调频和FLC死区范围的调频策略。实际运行结果验证,所提优化措施对抑制异步互联后云南电网产生的超低频振荡现象具有有效性。

1000MW超超临界机组中压主汽门异常关闭原因分析及处理

某1000MW超超临界机组汽轮机中压主汽门在机组正常运行过程中出现数次异常关闭的故障,通过对故障现象、液压控制原理进行分析,并对相关电磁阀进行试验,发现液压执行机构电磁阀内漏、节流孔堵塞和控制信号线断线是阀门异常关闭的重要原因。因此加强对液压部件质量把关、提高EH油油质可有效防止机组运行中阀门异常关闭带来的安全风险。过程分析及处理方法可供同类型阀门液压控制系统参考。

水电机组稳定余量域及超低频振荡衰减研究

近年来,由水电机组引发的电力系统超低频振荡问题频发,研究水电站超低频振荡特性对电力系统的稳定运行十分关键,对工程实际中如何保证系统稳定裕度及振荡衰减特性作出定量分析值得作更深入的研究。为此,本文基于稳定余量的概念,建立了水力机组调节的数学模型,采用理论分析与数值模拟对比,探讨了不同余量域下水电机组超低频振荡的衰减特性,揭示了系统参数与振荡衰减系数之间的关系,并给出了简要的工程应用示例。结果表明:稳定余量可以代表系统时域响应的衰减度,为指数函数形式的响应包络线的幂系数,也是系统响应频率、阻尼比的乘积;当系统参数发生改变时,通过对余量域变化的理论推导可得到机组超低频振荡的衰减特性。

东汽1000MW超超临界机组双调阀的应用及改进

东方汽轮机厂首台双调阀超超临界机组应用于六横电厂,在调试、生产过程机组出现了EH管路移位、油动机晃动、汽门卡涩等问题,通过设计优化、流量特性试验等异常处理的方式,逐步解决了和双调阀相关的问题,达到了东汽超超临界机组安全稳定运行、经济性提高的目标,有利于东汽超超临界机组双调阀技术的应用和优化。