一洞三机式抽水蓄能机组发电工况甩负荷试验分析

为验证某一洞三机式抽水蓄能机组选型设计的安全性及调节保证计算的可靠性,分别进行一洞一机/两机/三机发电工况甩负荷试验。详细介绍了甩负荷试验注意事项、试验方法及测点布置,对甩负荷过程中的转速、水流压力及机组稳定性等试验数据进行分析,发现各种甩负荷工况下的最大转速、蜗壳最大水压及尾水进口真空度等关键指标均满足设计要求,转速上升率、蜗壳进口/末端压力上升率及机组振动摆度等指标均随甩负荷的工况负荷或机组台数的增加而变大。对比过渡过程中关键技术参数的现场实测数据与仿真计算结果可知,两者吻合度较高。研究成果为后续抽水蓄能电站水工布置、机组选型及其过渡过程优化设计提供了参考。     

某水电站真机原位试验反演计算及极端工况预测

水电站真机原位试验是机组正式投产前必做试验,试验时进行辅助反演计算可发现试验过程中的问题,计算分析极端工况可为机组永久运行提供重要支撑。针对某水电站甩负荷试验过程中产生的蜗壳最大压力和机组转速上升率超出控制标准的问题进行初步分析及反演计算,发现机组导叶关闭规律与设定的关闭规律有一定差别,且该关闭规律的鲁棒性较差;接着结合试验情况优化机组导叶关闭规律,再对调整后的甩负荷试验进行了同等边界条件下的数值仿真计算,对比分析实测数据及数值计算结果获得特征参数的修正值;最后,通过数值仿真计算预测大波动过渡过程极端工况。研究思路可为类似工程提供参考。     

某250MW抽水蓄能机组典型大波动过渡过程试验分析

以某250MW抽水蓄能机组为例,开展了水轮机工况甩负荷、水泵工况断电等典型大波动过渡过程试验,验证了机组最大转速、蜗壳最大水压及尾水进口真空度等关键指标均满足设计要求,以水轮机工况甩额定负荷试验实测数据为基础计算的机组转动惯量满足设计值要求。针对水泵断电过程中机组出现反转的问题,通过优化导叶关闭规律改善了其动态调节品质,并分析了甩负荷过程中水流压力脉动的内在规律。将过渡过程中关键技术参数的现场实测数据与仿真计算结果进行对比分析,表明两者吻合度较高。     

有调压井水电站甩负荷试验与仿真分析

对于有调压井长引水隧洞水电站,机组甩负荷后,调压井内低频的水位波动决定了机组引水道的压力变化过程,具有一定的特殊性。针对南水水电厂增容改造开展了有调压井水电站甩负荷试验及仿真计算,分析了影响计算与试验结果一致性的主要因素。结果表明,对数学模型及计算参数的修正能使计算结果与试验结果基本吻合,说明目前的数值仿真计算能够反映实际情况,可通过计算分析机组在各工况下的甩负荷过渡过程,优化机组的导叶关闭规律,确保其过渡过程满足调节保证的要求。     

基于经验模态分解的蓄能机组甩负荷压力数据处理

针对水电机组甩负荷过程中关键压力测点极值计算方法不能体现甩负荷过程压力测点变化趋势及脉动情况的缺点,采用经验模态分解方法对甩负荷过程数据进行处理,提出了趋势提取的准则,并以蜗壳进口压力为例成功提取了压力测点的趋势及脉动情况。研究结果表明,采用经验模态分解方法对甩负荷过程中的压力测点数据进行处理,结合相关系数准则可有效获得压力测点的趋势项和脉动项;趋势项与调保计算结果具有一致性,因此可采用趋势项对调保计算模型的有效性进行验证;应加强对压力脉动项的研究,以修正调保计算结果,使结果更加准确。     

天荒坪抽水蓄能电站甩负荷过渡过程实测成果仿真分析

介绍了天荒坪抽水蓄能电站一管一机和一管二机现场甩负荷试验实测成果和仿真分析结果,通过对蜗壳进口水压力、机组转速等的现场试验实测曲线与数值仿真计算曲线的比较分析,论证了输水系统及机组各有关参数的可能误差对电站甩负荷过渡过程数值仿真计算结果的影响,同时校正了该电站甩负荷过渡过程计算软件中的有关系数和基本参数,为一管三机甩负荷过渡过程预测和计算分析奠定了基础。     

机组甩负荷中调节阀的动作过程对转速飞升的影响

在甩负荷试验调节阀的动态关闭过程中,持续流入汽轮机的蒸汽和汽轮机内原有蒸汽将继续膨胀做功引起转子转速飞升.通过计算调节阀的当量关闭时间,并依据3台600Mw亚临界汽轮发电机组甩负荷试验数据理论计算出机组的最大飞升转速,并与试验结果进行了比较,发现计算结果与实测值有着较好的一致性.同时分析了汽轮机调节阀的动态关闭过程对转子转速飞升的影响,并就转速飞升的影响因素进行了探讨,为机组甩负荷试验及安全稳定运行提供了参考依据.     

用于汽轮机甩负荷动态计算的数学模型

汽轮机甩负荷动态计算对机组的安全运行起着很重要的作用。建立汽轮机模型进行仿真分析是汽轮机甩负荷动态计算的主要方法。但是现有的汽轮机模型用于甩负荷工况还存在一些问题。考虑甩负荷工况下由强扰动引起的非线性特性,以及OPC信号和回热器对汽轮机的影响,给出了建立用于汽轮机甩负荷动态计算的数学模型的方法,并以某汽轮机为例进行了仿真分析。     

某抽水蓄能电站甩负荷试验与仿真计算分析

为解决某抽水蓄能电站蜗壳进口压力过大,尾水管进口压力过小的问题,研究了应用于某电站事故甩负荷球阀导叶联动的关闭规律,并对该电站双机甩负荷过渡过程的现场实测数据和数值仿真结果进行了对比分析,结果表明二者吻合较好,验证了仿真计算的可靠性。进一步采用数值仿真手段复核了极端控制性工况,为该电站的安全运行及类似工程的设计与仿真计算提供了参考。     

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。     

甩负荷预测功能失效时的甩负荷试验

甩负荷预测功能是确保机组成功进行甩负荷的一项重要措施,大型汽轮机组中发生该功能失效的情况很少见。详细描述了一台600MW汽轮机组在甩负荷预测功能失去作用时的甩负荷试验过程,并作了相应分析,这种情况下的甩负荷试验的过程与数据有很大的参考价值。     

200MW汽轮机调速系统试验及仿真分析

根据机组可测量状况和系统辨识要求，对贵州清镇电厂２００ＭＷ汽轮机进行了启动前静止试验、升降速试验、负荷扰动试验、甩１００ＭＷ负荷试验。由现场试验数据辨识出调速系统动态特性参数。应用这些参数，推导出机组甩全负荷时各环节的动态特性常数，并完成了甩１００ＭＷ、２００ＭＷ负荷的仿真试验。实践证明，所用方法是可行的，能正确分析汽轮机调速系统动态特性。     

抽水蓄能电站相继甩负荷工况导叶-球阀协联关闭规律优化

为提高抽水蓄能电站相继甩负荷工况的动态品质,提出了一种基于多目标算法的导叶-球阀协联关闭策略。首先,建立抽水蓄能电站的精细化仿真模型;然后,确定考虑机组转速和流道水击压力在内的多个优化目标,并基于多目标控制要求引入改进引力搜索算法优化导叶-球阀协联关闭规律,得到一组Pareto最优解;最后,从Pareto最优解中选取综合水击压力目标函数最小值、与平衡点距离最小值及转速目标函数最小值三个典型解进行仿真试验,验证该策略下相继甩负荷工况过渡过程的动态品质。根据优化结果,推荐对发生相继甩负荷工况的两台机组均进行导叶-球阀协联关闭规律优化。结果表明,优化所得最优解均能满足调节保证计算的控制要求,且典型解1比典型解3的蜗壳末端最大压力下降了21.9m,但转速值仅升高了2r/min,这说明提出的导叶-球阀协联关闭策略更好地协调了机组转速与管道水击压力之间的矛盾,可为相继甩负荷工况下电站的安全稳定运行提供有效的技术指导。     

抽水蓄能机组双机甩负荷试验分析

抽水蓄能电站工况转换频繁,水力过渡过程关乎整个电站的安全运行和供电品质,一管双机甩负荷是大波动水力过渡过程,对其进行试验分析具有重要意义。为此,分析多个抽水蓄能电站一管双机甩负荷试验数据,统计了转速和蜗壳压力上升率范围,为以后制定相关标准和调节保证计算提供参考;并分析了某抽水蓄能电站一管双机甩50%、75%、100%负荷的试验结果,结果表明该电站转速和蜗壳压力上升率与其他统计电站相近,可为其他电站的类似试验提供参考。     

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。     

摩擦对水力机组大波动过渡过程影响研究

运用MATLAB/Simulink软件对考虑摩擦和不考虑摩擦时一台水力机组在额定工况下甩负荷运行后的大波动过渡过程的仿真结果进行了比较,讨论了摩擦对电站甩负荷后的蜗壳末端水击压力、尾水管末端转速及水轮机真空度等因素的影响,进而为水电站在大波动调保计算时是否考虑摩擦的影响提供一定程度的参考.理论分析表明,摩擦对大波动过渡过程存在一定影响,但是在一定条件下,这种影响可忽略.仿真结果表明,不考虑摩擦时的水击压力和转速都略大于考虑摩擦时的水击压力和转速.对实际工程而言,这种偏大的计算结果是安全的.     

基于EMD方法的水力测量信号分析

压力脉动具有非平稳的特点,尤其在过渡过程中表现出非常强的非时变特性;应用EMD方法进行压力脉动信息提取解决了现场实测过程中压力脉动特性难以确定的问题,采用基于连续均方误差法有效地解决了压力脉动信号难以重构的问题。本文以现场机组甩负荷试验数据为计算基础,利用EMD方法实现了现场实测压力信号的分解和脉动信息的提取,为分析机组各部位的压力和脉动信息提供一个重要手段,证明了该方法对实测信号的分析具有很好的实用性。     

国产600MW超临界机组甩负荷试验分析

介绍了一台我国首批国产600MW超临界汽轮机组甩负荷试验的成功经验,叙述了该机组甩负荷试验的主要过程,对试验结果进行了分析计算.对超临界机组来说,虽然采用直流锅炉,甩负荷后大负荷迅速变工况下,维持相关参数比较困难.实践表明,通过制定科学的操作程序,精心操作,完全可以实现甩负荷后锅炉不灭火、汽轮机维持空转迅速并网接带负荷的要求.     

抽水蓄能电站甩负荷球阀动水关闭过程流固耦合研究

抽水蓄能电站甩负荷过渡过程中,内部流场与外部结构双向作用,对球阀安全运行造成不良影响。为探讨抽水蓄能电站甩负荷工况球阀动态关闭过程中流场演变对球阀关键部件的影响,基于流固耦合理论,建立球阀系统离散角度有限元仿真模型,以多角度结构分析近似模拟球阀在动水关闭过程中的结构瞬态过程,反映球阀流道的分布特点及薄弱环节的数据特征。为此,先对某抽水蓄能电站进行数值模拟,提取甩负荷过渡过程关键参数,根据仿真结果确定球阀流场边界条件;然后计算球阀流道内流场压力与速度分布;最后基于流场仿真结果建立球阀结构流固耦合模型,求解球阀瞬态过程结构强度相关参数分布。结果表明,甩负荷过渡过程中,在水流三维瞬变流动的影响下,球阀结构的应力分布具有明显规律性,工作密封与检修密封的过流面积突变,导致应力极大值出现在基座与枢轴部位。流场作用于球阀壁面的变形量叠加,球阀总变形量呈现由上游至下游逐渐递增的趋势。     

1 755 MW核电汽轮机轴向位移跳机阈值调整与验证

为防止某压水堆核电厂在满负荷平台瞬态试验过程中发生因汽轮机轴向位移超过跳机阈值导致的跳机和跳堆问题。通过分析HN1755-7.55/291/275.8-H型汽轮机轴向推力平衡设计方案,得出甩负荷时中压缸轴向推力大于高压缸轴向推力的结果。根据汽轮机节流调节下负荷与蒸汽需求量为1∶1的关系分析给出了甩负荷过程中轴向位移最大值与负荷的计算式,并给出了经验性的计算系数;基于1号机组54.7%FP跳机试验结果,计算出了100%FP平台瞬态试验过程中的轴向位移值最大值,该计算结果大于轴向位移正向跳机阈值,得出该阈值设计过小的结论。根据汽轮机安装和运行数据,调试方与设计方联合分析后将轴向位移正向跳机阈值由0.50 mm调整为0.80 mm。1号机组在100%FP平台瞬态试验过程中测得轴向位移最大值介于0.61～0.67 mm;2号机组在100%FP平台瞬态试验过程中测得轴向位移最大值介于0.48～0.58 mm。通过调整汽轮机轴向位移正向跳机阈值成功避免了在1、2号机组的100%FP平台瞬态试验过程中发生跳机和跳堆问题。