高比例水电系统抽水蓄能电站发展空间及趋势研究

“3060”双碳发展目标下,新能源大规模并网对电力系统的灵活调节能力提出较高要求。抽水蓄能是目前技术最成熟、经济性较优的电力系统灵活调节资源。本文立足于四川高比例水电系统,概述了四川省能源资源概况和电网存在的问题,结合四川中长期电源电网规划,分析了四川高比例水电系统下抽水蓄能电站建设的必要性;其次,根据省内中长期供需形势,测算分析了四川中长期抽水蓄能电站的发展空间,并基于典型场景分析探讨高比例水电系统下抽水蓄能电站的作用发挥及功能定位;最后结合抽水蓄能电站的规划布点,对中长期抽水蓄能电站的发展趋势进行探讨。

库内有压取水泵站水锤防护仿真计算研究分析

为保证泵站工程取输水系统的可靠性,降低工程投资和后期运行费用,需要对整个泵站有压取水系统工程进行全面的水锤防护计算分析。文章以兴仁县尖山水库南干渠泵站工程为例,通过特征线法进行过渡过程计算,分析在不同库水位工况、不同关阀规律下泵站取输水系统的水锤压力。结果表明,需要同时在泵站前DN1000取水总管以及泵站后DN900灌溉输水管、DN300供水输水管上分别设置水击泄放阀和复合式空气阀,方能保证泵站机组及取输水系统的安全。

抽水蓄能电站水损备用库容计算方法探索

为提高抽水蓄能电站正常运行期设计发电库容的保证程度,在运行期补水不足时需要设置能够补偿水量损失的水损备用库容或采取补水措施。笔者主要研究水损备用库容的计算方法,通过梳理水损备用库容计算的边界条件,着重分析偏不利工况下的水库蒸发、渗漏损失,结合水量平衡方程,建立水损备用库容计算数学模型。经实际工程验证分析结果表明,计算成果在合理范围内,文中提出的数学模型可为抽水蓄能电站水损备用库容设置的必要性和设置规模提供重要参考。

长距离输水系统停泵水锤的数值模拟

运用瞬态水力学理论和特征线方法,结合某实际工程,对联合采用空气阀、泄压阀和二阶段缓闭蝶阀进行水锤防护的长距离有压输水管道系统的事故停泵水力过渡过程进行了计算和分析,得到管线沿程的水锤压力包络线和空化体积曲线,以及典型断面的压力时程线。计算结果表明,采用两阶段缓闭蝶阀、泄压阀和空气阀进行水锤安全防护是十分必要的,有利于抑制正水锤压力的继续升高和阻止负水锤压力的持续降低,防止断流弥合水锤的发生。但从计算结果看,管内仍存在局部空化现象,需要进一步优化空气阀的布置。

泵站前池与进水池整流数值模拟

针对田山一级泵站采用闸门控制前池与进水池水位形成了闸下射流的引水特点,提出了改善前池与进水池水流流态的整流工程措施.采用雷诺时均N-S方程,结合标准k-ε湍流模型,对整流前后的前池与进水池水流流态进行了数值模拟,计算中不考虑泥沙对水流运动的影响.结果表明,采用非连续底坎、非连续挑流坎与压水板等3种整流措施相结合的方式后,前池与进水池的闸底射流长度明显变短,表面回流基本消失,断面流速分布趋于均匀,且前池与进水池底部及水泵进口附近的流速明显减小.现场试验也表明,在实施整流措施后,在两种运行工况下,泵站装置效率分别提高了1.82%和5.96%,机组振动幅度分别下降了21和52μm,且池内泥沙淤积基本消除.

室外污水负压抽吸技术在水乡城镇的应用

针对水乡城镇建筑密集、街道狭窄、建筑抗工程扰动性差、地形相对平坦等特点,研发了新型室外污水负压抽吸技术。介绍了该技术的工作原理、技术特点、设计参数、运行模式、工程验收、注意事项和工程效益。实际运行结果表明,该技术设备简单、管道管径小、无坡度限制、运行管理简便、投资运行费用低,可有效解决水乡城镇污水收集困难的问题,对改善当地水环境具有重要意义。

泵系统不同出流方式下的水锤计算分析

泵系统自由出流时,在水力过渡过程中出口断面测压管水位与淹没出流时出口断面测压管水位基本不变的情形有所不同。将泵系统出口段作为一种特殊水力元件,应用特征线法计算泵系统自由出流下的水力过渡过程。对同一泵系统,通过事故停泵工况水锤计算可知,与淹没出流相比,自由出流方式可以增大管段水流压强,对水锤防护有利。泵系统自由出流下不需安装拍门或真空破坏阀断流设施,而自由出流比淹没出流多浪费一部分能量。当泵站出水池水位变幅较小、年运行时间较短时,从水锤防护和泵站维护方面看来,自由出流方式则是一种较优的运行方案。

泵站进水流速对2种进水方式的表面漩涡特性影响的研究

【目的】探究不同进水流速对泵站进水水流流态、漩涡的产生与发展变化规律的影响。【方法】结合泵站实际运行情况,采用NXUG10.0软件构建泵站封闭式进水流道水平进水和开敞式进水池垂直进水2种进水方式的进水物理模型及三维湍流数学模型,采用雷诺N-S方程、VOF模型和非定常的SST k-ω湍流模型。对2种进水方式下不同进水流速的进水流场分布和漩涡的产生、变化及分布规律进行了数值模拟。【结果】在满足泵站进水口临界淹没水深时,2种进水方式下的进水表面漩涡强度随着进水流速的增加逐渐增强,并对2种进水表面出现的漩涡类型与进水流速变化的区间进行了划分;封闭式进水流道水平进水流速在0.217~0.304、0.349~0.448、0.482~0.554、0.575~0.661 m/s时,漩涡类型分别为Ⅰ和Ⅱ型涡、Ⅲ和Ⅳ型涡、Ⅴ型涡、Ⅵ型涡;开敞式垂直进水流速在0.322~0.402、0.484、0.521~0.564m/s时,漩涡类型分别为Ⅲ和Ⅳ型涡、Ⅴ型涡、Ⅵ型涡,开敞式进水池垂直进水的水体中同时产生表面漩涡和水中漩涡;数值计算结果与试验结果基本吻合。【结论】对封闭式进水流道水平进水方式的泵站工程,进水流速不应大于0.349 m/s;对开敞式进水池垂直进水方式的泵站工程,进水流速不应大于0.322 m/s。

泵出口附近设单向调压塔水锤的防护计算

根据水锤计算的特征线法,建立了泵出口附近设单向调压塔水锤计算的数学模型,结合榆中钢厂供水泵站的工程实际,提出了长管道供水泵站采用多功能水泵控制阀、单向调压塔、进排气补气阀对事故停泵水锤的防护措施.通过计算机模拟计算,得出了事故停泵多功能水泵控制阀的最优操作程序和单向调压塔的容积,结合该泵站的管线布置提出了设置补气阀的数量和具体位置.通过该泵站实际运行表明,这些水锤防护的综合措施,可较好地解决长管道供水泵站的水锤防护问题.

高扬程、高转速锅炉给水泵双吸叶轮切割的数值模拟

为了探究高扬程、高转速高压锅炉给水泵首级双吸叶轮切割后对其内部流场及外特性的影响,选取CHTZ6/6锅炉给水泵为研究对象,应用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行离散,并采用RNGk-ε湍流模型联合SIMPLEC方法求解,对首级双吸叶轮切削后进行CFD分析.结果表明:首级双吸叶轮可切割量极限为3.4%;切割首级后,出口安放角的变化对出口流动有影响,叶轮出口宽度、出口面积和出流间隙的变化会改变出流方向;首级切割后对该级流动影响大,对其他级流动影响小,对整机性能影响也很小.

大型泵站微机监控系统中流量的自动测算

大型泵站的测流历来是泵站运行管理中的一个难题 ,随着大型泵站自动化程度的提高 ,对泵站的测流也提出了“自动化”的要求。文中对利用机组性能曲线进行泵站流量的自动测算进行了论述 。

沿江取水泵站启动水锤分析

结合水厂水源泵站进行了机组启动水锤的分析和研究,并对机组在各种不同开阀规律下的启动水锤进行了计算机数值模拟并与实验结果进行了对比,以实现机组启动过程的寻优。

胶东调水工程玻璃钢管材应用

结合胶东调水工程辛庄泵站,对出水管道管材做了比选;简要介绍了玻璃钢夹砂管道的特点及其优越性,并介绍了玻璃钢夹砂管道的结构计算情况;探讨了玻璃钢夹砂管道的波动压力、许用挠曲度、挠曲预测值、组合载荷以及屈曲的校验计算方法和计算过程。计算结果表明,辛庄泵站采用的直径1.8 m的玻璃钢夹砂管道,其各项指标完全符合工程实际需要。

水库防护区泵站设计排水量实例分析

大中型水库一般都修建在山区,库区农田(包括居民点等)防护工程多建在水库淹没深度不大,但处在库区集水区的最低洼处。山区地形坡度大,降雨汇流历时短,区间调蓄能力差,并且防护区多有河流通过。因而,库区防护工程排水泵站与平原圩区除涝泵站在排水设计流量计算上有着根本的区别。通过长江三峡工程库区巴东县平阳坝防护工程设计的实践,探索出用来水过程线推求库区防护工程排水泵站设计流量的方法,该法既省力,又准确。

辛安泵站供水工程停泵水锤计算与防护研究

以辛安泵站供水工程停泵水锤为例,采用数值模拟的方法计算泵站4台机组并联运行工况下的管路的压力状况,发现4台机组并联运行工况下发生停泵水锤时管路正负压及水泵最大倒转转速不满足泵站规范要求,提出了安装两阶段液控蝶阀、增加进排气阀、增大机组转动惯量3种防护措施保证供水系统安全运行并进行数值模拟计算。结果表明,仅安装两阶段液控蝶阀时,管路最大正压、水泵最大倒转转速可满足规范要求,但管路负压仍不满足规范要求;两阶段液控蝶阀加进排气阀联合防护时,可有效改善管路负压问题,但仍不满足规范要求;两阶段液控蝶阀加进排气阀并提高机组转动惯量10%联合防护措施时,可有效改善管路正负压问题及水泵最大倒转转速,且辛安泵站可以安全运行。

泵站施工期温控防裂敏感性分析研究

以化子闸泵站工程为例,考虑冷却水温度、通水流量、水管间距、混凝土浇筑温度、保温层厚度以及后浇带宽度等因素,利用三维有限元计算程序,对泵站施工期的混凝土温度与应力进行数值模拟。结果表明,改变水管间距对混凝土冷却效果的影响较为明显;设置后浇带对温度应力有较大的释放;水管通水水温、混凝土浇筑温度与产生的拉应力呈现线性增长。水管通水流量超过一定值时泵站冷却效果不佳。保温措施能有效避免低温季节浇筑早期产生的表面裂缝。同时,选取优化温控方案对化子闸泵站施工期温度、应力场进行了仿真分析。结果表明:温控措施优选合理,泵站内外温差、早期表面拉应力及后期内部拉应力均处于安全可靠范围,可为泵站工程安全运行提供参考依据。

新疆某供水工程停泵水锤计算与防护措施选择

鉴于新疆某工业供水工程采用二级泵站输水时输水管线长、地形起伏大、泵站扬程高等问题,水锤计算与防护对工程安全运行具有重要意义。采用带插值的特征线法,分别计算泵站在各种可能的初始条件下水泵发生事故停泵后,水泵出现的最大飞逸转速及管线最大水锤压力,分析了各种水锤防护措施,提出对一级泵站设一座单向调压塔,管道沿线设7处普通空气阀,泵出口阀采用两阶段关闭;对二级泵站布置二座单向调压塔,管道沿线共设15处普通空气阀,泵出口阀两阶段关闭;就可以降低水泵最大飞逸转速及管道压力等级,并消除水柱分离现象。

水平吸水管悬空高对泵站进水池进水特性影响

针对某些大型泵站进水池进水特性不良,泵站运行效率严重下降等问题,采用ICEM-CFD软件来构建泵站进水池三维模型并进行网格划分,利用计算流体力学中的Fluent软件,基于标准的k-ε湍流模型,对泵站进水池流态进行了数值模拟,并研究了水平吸水管悬空高对泵站进水池进水特性的影响。研究结果表明:水平吸水管悬空高与泵站进水池的进水特性关系密切,适当增加水平吸水管悬空高能够明显改善进水池的进水特性,然而一味地增大吸水管的悬空高的做法并不可取,因此,推荐泵站水平吸水管的悬空高取值范围为1.2~1.5 D。

大型抽水蓄能电站防水淹厂房事故演算与风险分析

水淹厂房是水电行业重要风险之一。对于地下厂房,一旦发生水淹厂房事故,设备损坏较地面厂房将更严重,人员的疏散难度更大,因此抽水蓄能电站提升防水淹厂房能力的研究具有十分重要的意义。以PJ抽水蓄能电站为具体分析对象,针对不同爆管部位引起水淹厂房的情况进行事故工况模拟演算,分析不同的工程条件下,淹没速率及淹没高度的差别,为抽水蓄能电站设计、建设、运行和管理提供借鉴。

基于闸泵联合运用的平原感潮区排涝分析计算方法

针对平原感潮区内地势平坦、河涌密布、洪水受外江(海)潮水顶托的复杂排涝问题,研究了平原感潮区水闸和泵站联合运用的排涝分析步骤和计算方法,并将改进的平湖法应用于广州市典型感潮区的排涝分析计算中。结果表明,改进平湖法将河网概化为蓄水湖泊,并考虑了不恒定流水面曲线的变化规律,可作为平原感潮区排涝规划和排涝工程设计的参考。