引水发电系统中多室连通调压室水位波动研究

本文研究了设置上、下游调压室的引水发电系统中多室连通调压室的小波动稳定问题和调压室涌波计算,给出了这种系统的小波动稳定条件和涌波计算数学模型,并附有计算实例。     

水电站气压式调压室系统小幅度波动的稳定条件和过渡过程

气压式调压室可以设置在覆盖深,岩性好的地段,其布置不受地形条件的影响,可以节省工程量,获得经济效益,国外有成功使用气压调压室而得到巨大经济效益的实例。气压式调压室的稳定断面较大。本文从实际情况出发,提出采用双气压式调压室,以减少单个调压室的水平横断面积。文中建立了双气压调压室的波动微分方程,论证了波动稳定的条件及其一般性。说明了上游双园筒式调压室系统,上游一个园筒式调压室与一个气压式调压室相串联的系统,上游单园筒式调压室,上游单气压式调压室诸情况均属本文特例,它们均临界稳定条件均包含在所导出的(13)式中,(13)式是托马条件的推广。还结合具体的算例讨论了影响波动稳定的各主要因素。指出:局部水头损失和调压井的位置对稳定区域和临界稳定断面的影响是重要的。本文还利用电子计算机方法给出了双气压式调压室、水轮机、调连器系统的调节过渡过程,并分析了调速器缓冲时间常数T_d,缓冲强度b_t以及调压井断面积对小幅度调节过渡过程的影响。计算机方法计算结果与临界稳定条件基本一致。     

上下游三调压室混联系统的水力计算研究

本文研究了上游两并联调压室与下游一调压室串联的三调压室混联系统的水力计算,给出了这种系统的波动稳定条件和水位波动计算方法,并附有计算实例以示此法的应用。     

基于Hopf分岔特性分析的调压室设置条件与参数判别方法

调压室是水电站输水系统缓解水击波影响,进而满足机组调节保证要求的关键建筑;调压室的设置条件、临界稳定断面和位置是工程设计阶段需科学合理确定的3个关键指标。建立考虑上游调压室和水头损失的水轮发电机组调节系统非线性模型,引入Hopf分岔理论判断系统的分岔特性;依据系统的稳定域,提出调压室的设置条件和临界稳定断面判别方法;分析调节系统水流惯性时间常数和水头损失系数对系统稳定性的影响,确定调压室的合理位置。实验结果表明,所提方法可依据系统Hopf分岔特性判别调压室设置条件、临界稳定断面位置,为工程中关于调压室设置的设计提供了理论支撑。     

带上游串联双调压室电站水力-调速系统稳定性的研究

上游串联双调压室可以作为超长引水隧洞水电站的重要的、可行的平压措施,本文开展了带此种平压措施的水电站水力-调速系统的稳定性的研究。首先建立了包括引水管道、调压室、水轮机、调速器、发电机等子系统的完整的水力-调速系统数学模型,推导出描述其系统动态特性的综合传递函数与自由运动方程,然后利用系统的稳定条件绘制稳定域的方式,分析了调压室面积和引水管道水流惯性对系统稳定性的影响。得到:上游串联双调压室水力-调速系统稳定域达到与只设置一个调压室系统相同稳定域时,双调压室的临界稳定断面积之和大于设置单调压室时所对应的稳定断面积;第二调压室(靠厂房)的面积越小,达到相同稳定域时两调压室的临界稳定断面积之和越大;两调压室之间管道的水流惯性占第二调压室上游段管道总水流惯性的比例越小,达到相同稳定域时,两调压室的临界稳定断面积之和与设置单调压室系统的临界稳定断面之差就越小。     

下游流量水位关系边界条件对水电站过渡过程调保参数的影响

本文通过理论推导,数值计算和工程实例,分析了下游流量水位边界条件对过渡过程的影响。结果表明对于设置尾水调压室的电站,流量水位边界条件减小大波动过程中调压室涌浪值,对其他调保参数极值由于调压室的缓冲作用影响很小。考虑流量水位边界条件时减小调压室的稳定面积,提高小波动调节品质,按恒定水位的边界条件计算是安全的。而对于没有设置尾水调压室的水电站,尾水位的波动直接影响尾水管进口压力值,使该值减小,按恒定水位计算是偏于危险的。     

气垫式调压室临界稳定气体体积研究

借助开敞式调压室稳定理论建立的气垫式调压室临界稳定断面面积,其与气室气体高度相关,两者构成封闭气室体积。为摸清气垫式调压室水位波动稳定性与断面面积和室内气体体积关系,核实影响水位波动稳定的决定因素,通过分析“引水道－气垫式调压室”系统小波动稳定条件,发现其小波动稳定性与断面面积和室内气体体积均有关联,证实在满足结构、布置、施工等要求的“体积最小化条件”下,其小波动稳定性主要受室内气体体积影响,气垫式调压室临界稳定断面面积概念不准确,气垫式调压室不必局限于等面积体型。据此提出了气垫式调压室“临界稳定气体体积”及相应体型优化设计思路,建立了临界稳定气体体积计算公式,按照严格的求导判定法则分类分析确定了计算参数的取值,针对不同用途导出了多种实用计算公式。     

含明渠尾水系统小波动调节稳定性分析

考虑明渠水位波动的影响,建立含尾水明渠水电站小波动调节线性化的空间状态数学模型,并转化为传递函数的形式,利用霍尔维茨稳定判据,分析尾水明渠水位波动对调节系统稳定域的影响。研究表明:尾水明渠对不带尾水调压室的电站稳定域影响不大,明渠长度和初始水深对带尾水调压室稳定域有明显的影响,考虑尾水明渠水位波动对调速系统小波动稳定有利。     

连接管长度对调压室稳定面积和小波动调节品质的影响

调压室是保证水电站运行稳定性及调节品质的设施,托马公式为调压室尺寸设计的重要依据,其没有考虑调压室内的水流惯性。对于设置了长连接管的高水头电站和抽水蓄能电站,连接管内水流惯性较大,对调压室稳定面积和小波动调节品质均有影响。本文通过理论推导,数值计算和工程实例,证明了考虑调压室长连接管内的水流惯性能够减小调压室的稳定面积,有利于提高小波动的调节品质,得出设计中不考虑连接管内的水流惯性是偏于安全的。     

弹性模型下基于稳定性的水电站调压室设置条件

调压室设置条件是水电站初步设计的重要判据之一,引水道较长的电站水流弹性对设置条件有明显影响。本文根据模型的频域特性简化了水击弹性模型,运用拉普拉斯变换理论建立水电站运行稳定性的数学模型。根据霍尔维之稳定性判据推导出简化弹性水击方程下基于稳定性的调压室设置判别条件。并给出了不同调速器参数下的稳定边界,探讨了波动发散程度与水流弹性的关系。通过对数学模型的主导极点分析,求解出转速波动的简化解析表达式,并与数学模型数值计算结果对比,验证了其正确性。根据解析表达式进一步推导出满足不同调节品质的调压室设置判别条件。结合工程实例,得出了考虑弹性时的最大水流惯性常数,对比先前的判别条件可得出水流弹性的重要影响。     

弹性模型下基于稳定性的水电站调压室设置条件北大核心CSCD

调压室设置条件是水电站初步设计的重要判据之一,引水道较长的电站水流弹性对设置条件有明显影响。本文根据模型的频域特性简化了水击弹性模型,运用拉普拉斯变换理论建立水电站运行稳定性的数学模型。根据霍尔维之稳定性判据推导出简化弹性水击方程下基于稳定性的调压室设置判别条件。并给出了不同调速器参数下的稳定边界,探讨了波动发散程度与水流弹性的关系。通过对数学模型的主导极点分析,求解出转速波动的简化解析表达式,并与数学模型数值计算结果对比,验证了其正确性。根据解析表达式进一步推导出满足不同调节品质的调压室设置判别条件。结合工程实例,得出了考虑弹性时的最大水流惯性常数,对比先前的判别条件可得出水流弹性的重要影响。     

尾水调压室尺寸对水电站小波动过渡过程的影响研究

带有调压室的长引水式电站,由于机组负荷出现微小变化等原因会导致出现小波动过渡过程,小波动过渡过程是否稳定,直接关系到过渡过程品质的好坏,涉及到电站安全及供电质量。当出现微小扰动时,若调速器可将该扰动状态恢复到初时段的稳定状态或是在规范允许的范围内波动时,则系统稳定;若调节过程中系统一直处于振荡状态,则系统不稳定。在分析过程中,调压室作为水电站输水系统上的主要建筑物,其断面尺寸对输水系统小波动过渡过程的影响研究尤为重要。     

基于水电站调节品质的调压室设置条件探讨

调压室设置条件是水电站初步设计的重要判据之一.本文在刚性水击的前提下,推导了基于文献[11]的最优调节品质条件下的机组转速波动方程,得出机组转速波动特征参数计算表达式,继而从理论上推导出满足调节品质的调压室设置判别式.在推导过程中得出机组转速波动幅值仅与Tw/Ta有关,衰减度为定值,进而说明水电站调节品质主要由Tw/Ta值决定.最后结合工程实例与其它调压室设置判据进行对比分析,得出中、高水头水电站是否设置调压室的允许Tw值由调保参数来决定;而低水头水电站的允许Tw值则由水电站调节品质来决定,同时还得出水电站满足调节品质比满足稳定性要求更严格.     

双机共尾水调压室系统的调节品质分析

双机共尾水调压室是水电站引水发电系统中一种常见的布置形式,存在尾水调压室水位波动和水力干扰问题.结合双机共尾水调压室系统的实际算例,建立相应的数学模型,进行小波动和水力干扰情况下的稳定性和调节品质分析.计算分析表明,周期较长衰减较慢的尾水调压室水位波动会影响运行机组的调节品质,主要表现为调节时间较长.     

设气垫式调压室的超长引水隧洞水电站大波动过渡过程探讨

超长引水隧洞水电站设置气垫式调压室可以有效抑制过渡过程中调压室涌浪振幅,但蜗壳压力的变化规律也因气垫式调压室的影响变得更为复杂。本文通过数值计算方法,分析了设气垫式调压室超长引水隧洞水电站大波动过渡过程中,导叶关闭时间、引水隧洞水流惯性、压力管道水流惯性及调压室参数等因素对蜗壳最大动水压力的影响;并与常规调压室进行对比,讨论了气垫式调压室对超长引水隧洞水电站甩负荷过渡过程中反射水击波特性的作用。结果表明:气垫式调压室对水击波的反射效果不如常规调压室,且气垫和涌浪压力之和最大值大于常规调压室最大水压力,更容易发生蜗壳最大动水压力,此压力由调压室压力极值决定、不受导叶关闭规律控制的影响。     

新疆下坂地电站水力过渡过程计算

介绍利用程序进行水电站水力过渡过程计算。通过对下坂地水电站的调压室涌波计算、调节保证计算以及调节系统的稳定分析，确定调压室的型式和尺寸、推荐调速器主要参数整定值、提出了调节保证计算成果，并得出结论电站即使孤立运行也能满足小波动稳定性要求，为电站及引水系统的设计提供了依据     

水电站气垫式调压室调节保证设计仿真计算

气垫式调压室是一种性能优越的涌浪控制及防止水力振动调压方案,与常规调压室相比具有投资低,工期短,利于环保等优势。调节保证设计是评价水电站气垫式调压室输水发电系统技术经济合理性的重要研究内容之一。本文以西藏地区某水电站为例,开展了水电站气垫式调压室大波动、小波动调节保证设计仿真计算,分析了主要控制参数变化规律,根据计算结果对输水发电系统安全性和各项调节保证设计参数作出评价。     

带调压室水电站调节品质的分析

带调压室水电站发生负荷扰动时,其机组频率波动可分为主波和尾波,调压室水位低频振荡所引起的尾波是影响调节品质的主要因素.本文建立了机组频率的尾波波动方程,推导了调节品质域的计算公式,分析了调压室面积及调速器参数对调节品质的作用.研究表明:调压室面积越大调节品质越好;增大调速器参数对调节系统的稳定性有利,但恶化了系统的调节品质.     

气垫式调压室在水电厂的应用

在高水头、长压力引水管道系统的水力发电厂,为了保证水轮发电机组的安全稳定运行,根据电站调保计算的要求,需在压力引水管上设置单级或多级调压装置。传统的塔式或阻尼式调压装置结构较为复杂,投资较大。目前利用挪威水电技术的优势,采用气垫式调压室的结构设置,这比传统的调压井减少了投资、增强了水电机组调节的稳定性。文章通过对气垫式调压室在大干沟水电站的应用,总结了它的特点,阐述了它的控制方式以及运行情况。它的应用填补了气垫式调压室在国内水电开发应用的空白,对今后水电厂引水系统的设计、建设、运行、投资等方面开辟了一个新的技术领域。     

长引水隧洞水电站小波动过渡过程影响因素研究

结合锦屏二级水电站工程实例,通过数值计算分析长引水隧洞水电站小波动稳定性影响因素.研究了机组空载时的小波动稳定性.以及阻抗式调压室阻抗孔面积、阻抗孔损失系数和引水系统糙率对于小波动稳定的影响.研究结果表明:空载时小波动稳定性满足设计要求;减小阻抗孔面积对于提高小波动稳定性十分有效:小波动稳定性对于阻抗损失系数敏感性较低;引水隧洞糙率对于小波动稳定性有较明显影响,需慎重选择引水管线方案.