改进水轮发电机组甩负荷过程中调速器的控制性能

本文从国际电工委员会IEC61362(1998)“水轮机控 制系 统技术规程”中对水轮发电机组甩100%额定负荷后动态品质指标分析入手，运用MATLAB语言 及SIMULINK对水轮机调节系统甩负荷过程建模并进行仿真计算，分析了水轮机调速器典型结 构、调节参数和控制方式对控制性能影响。结果表明：在调速器中引入适当的非线性控制环 节，能够很好地解决大波动到小波动过程的平稳过渡，从而使甩负荷过程性能指标显著提 高；非线性与线性水轮机模型甩负荷仿真曲线的变化趋势相近，因而线性水轮机模型仿真结 果具有代表性。     

灯泡贯流式水轮机装置甩负荷过渡过程计算方法

该文分析了灯泡贯流式水轮机装置的特殊性,并建立了灯泡贯流式机组甩负荷过渡过程计算的数学模型,和编制了相应的计算机程序,最后介绍了白石窑水电站甩负荷过渡过程的计算成果。     

采用抛载法测量丹江口电厂5号水轮发电机电磁参数

抛载法是在发电机运行状态下测量发电机电磁参数的一种方法,通过介绍南水北调工程丹江口水力发电厂5号水轮发电机改造后d、q轴抛载试验的内容与方法,分析并计算出发电机主要电磁参数。     

深圳抽水蓄能电站甩负荷及水力干扰试验与仿真分析

为节省工程投资,高水头抽水蓄能电站多为一管多机布置。深圳抽水蓄能电站在完成单机甩负荷试验基础上,进行了双机同时甩50%额定负荷、甩75%额定负荷、甩100%额定负荷及双机水力干扰等试验。针对甩负荷和水力干扰试验和仿真计算结果进行对比分析,为后续工程设计与计算提供了参考。     

水轮机调节系统机组甩100%额定负荷及接力器不动时间特性分析和仿真

介绍了水轮机调节系统机组甩100%额定负荷特性和接力器不动时间的仿真结果,给出了机组甩100%额定负荷的动态仿真曲线.仿真结果有助于加深对水轮机调节系统基本原理的理解,也有助于了解被控制系统(调节对象)参数和水轮机控制系统(调速器)参数对水轮机调节系统机组甩100%额定负荷和接力器不动时间特性的影响.     

Simulation of the load rejection transient process of a francis turbine by using a 1-D-3-D coupling approach

This paper presents the simulation and the analysis of the transient process of a Francis turbine during the load rejection by employing a one-dimensional and three-dimensional （1-D-3-D） coupling approach. The coupling is realized by partly overlapping the I-D and 3-D parts, the water hammer wave is modeled by defining the pressure dependent density, and the guide vane closure is treated by a dynamic mesh method. To verify the results of the coupling approach, the transient parameters for both typical models and a real power station are compared with the data obtained by the 1-D approach, and good agreements are found. To investigate the differences between the transient and steady states at the corresponding operating parameters, the flow characteristics inside a turbine of the real power station are simulated by both transient and steady methods, and the results are analyzed in details. Our analysis suggests that there are just a little differences in the turbine outer characteristics, thus the traditional 1-D method is in general acceptable. However, the flow patterns in the spiral casing, the draft tube, and the runner passages are quite different： the transient situation has obvious water hammer waves, the water inertia, and some other effects. These may be crucial for the draft tube pul- sation and need further studies.     

气垫调压室模型律和减压试验

气垫式调压室的优点很多，目前国内尚未修建，缺乏工程运行经验。为了掌握气室水力过渡特性，积累气室设计，运动经验，本文以减压模型为试验主要研究手段，系统地论述了气室水力过渡基本方程，减压模型相似律，模型设计和试验条件。通过试验取得了气室水力过渡的压力，水位波动过程和稳定等项资料，并为结合工程确定了合理的气室布置方案。     

尾水隧洞通气孔进排气瞬态过程研究

基于一维瞬变流理论和特征线法,采用自由气体空穴模型,并考虑气体的热力学特性,建立了尾水通气孔的过渡过程数学模型。结合该类水电站实际工程的水道布置及机械特性,建立引水发电系统过渡过程整体数学模型,模拟过渡过程工况下通气孔进排气及局部气液两相流。结果表明:通气孔进气可以有效缓解隧洞中的负压,但空气排出时伴随较大的撞击压力,其来源于被空气分隔的液柱重新弥合,发生直接水锤现象。通气孔面积较大时,撞击压力随着面积的增加而减小;通气孔面积较小时,撞击压力随着面积的增加而增加。根据其特性,提出通气孔结构优化方案,即进气时孔口全部打开,排气时只有部分孔口排气,当排气面积占进气面积10%左右时,压力振荡得到较好的控制。     

采用液压提升系统下闸有关设备载荷选取探讨

利用液压提升系统在水电站进行导流底孔下闸,在国内尚属首次。通过向家坝水电站工程下闸所取得的一些检测数据,计算出闸门与门槽轨道间摩擦系数的取值范围,根据操作水头,计算出提升闸门所需载荷,就可以正确选取液压提升设备。     

设置尾水连通管的抽水蓄能电站引水发电系统小波动稳定分析

设置尾水连通管后,可缓解抽水蓄能电站相继甩负荷工况尾水管最小压力,但其对系统小扰动稳定性的影响还不清楚。本文建立了设有尾水连通管的抽水蓄能电站引水发电系统小波动状态方程,利用状态空间法对小扰动下机组转速、调压室水位等状态变量波动过程进行了稳定性分析,并与基于特征线法的弹性模型计算结果进行了对比,验证本文理论分析模型的正确性。同时基于理论模型,研究了尾水连通管对于系统小波动稳定性产生的影响,并对连通管管径及位置进行了敏感性分析,得出以下结论:尾水连通管及其管径的大小、设置位置对于系统小波动稳定域、机组转速变化及调压室水位波动过程产生的影响基本可以忽略;设置尾水连通管后,系统小波动过渡过程中,尾水支管流量发生变化,使得两侧尾水支管压力平衡,但并不增加整体系统的阻抗。     

大型水电站机组溜负荷原因的探讨

机组溜负荷在大型水电站机组中偶有发生,原因也各不相同,结合近几年来葛洲坝电厂几次机组溜负荷的案例,从电气和机械两个方面分析机组溜负荷的具体原因,从而加以技术改进,减少机组溜负荷事故发生。     

长距离供水工程空气阀设置理论分析

空气阀作为长距离有压供水工程重要的水锤防护措施，其合理布置涉及到工程运行安全。本文以水锤分析为基础，在满足管道最大允许负压设计标准的前提下，构建了空气阀布置的理论分析和数值优化框架，明确了不同空气阀设置位置、间距、数量与管道布置的关系，提出了不同工况下长距离供水管线中设置空气阀应满足的通用准则与相关公式，同时结合工程实例，通过数值仿真进行了空气阀布置方案的优化，为长距离供水管道中空气阀的合理布置提供了科学依据。     

长距离供水工程空气阀设置理论分析

空气阀作为长距离有压供水工程重要的水锤防护措施,其合理布置涉及到工程运行安全。本文以水锤分析为基础,在满足管道最大允许负压设计标准的前提下,构建了空气阀布置的理论分析和数值优化框架,明确了空气阀设置位置、间距、数量与管道布置的关系,提出了不同工况下长距离供水管线中设置空气阀应满足的通用准则与相关公式。文中还结合某工程实...     

3-D simulation of transient flow patterns in a corridor-shaped air-cushion surge chamber based on computational fluid dynamics

The 3-D characteristics of the water-air flow patterns in a corridor-shaped air-cushion surge chamber during hydraulic transients need to be considered in the shape optimization. To verify the reliability of the water-air two-phase model, namely, the volume of fluid model, the process of charging water into a closed air chamber is successfully simulated. Using the model, the 3-D flow characteristics under the load rejection and acceptance conditions within the air-cushion surge chamber of a specific hydropower station are studied. The free surface waves, the flow patterns, and the pressure changes during the surge wave process are analyzed in detail. The longitudinal flow of water in the long corridor-shaped surge chamber is similar to the open channel flow with respect to the wave propagation, reflection and superposition characteristics. The lumped parameters of the 3-D numerical simulation agree with the results of a 1-D calculation of hydraulic transients in the whole water conveying system, which validates the 3-D method. The 3-D flow structures obtained can be applied to the shape optimization of the chamber.     

南水北调中线工程北京西四环段输水安全分析

水锤是保证长距离输水管道安全的重要技术问题,工程中要避免弥合水锤的发生,降低水锤压力。由于受施工条件的限制,水锤防护措施的安装施工有时非常困难,往往需要作适当调整。根据对南水北调中线京石段应急供水工程北京西四环段通气孔设计,将通气孔概化成半气垫式调压室进行输水管道水力过渡过程计算分析。通过多方案比较分析,低水头长距离输水管道通气孔的设置可以在增加其它安全措施的基础上适当增大设置间距。     

SIMULATION OF HYDRAULIC TRANSIENTS IN HYDROPOWER SYSTEMS USING THE 1-D-3-D COUPLING APPROACH

Although the hydraulic transients in pipe systems are usually simulated by using a one-dimensional (1-D) approach, local three-dimensional (3-D) simulations are necessary because of obvious 3-D flow features in some local regions of the hydropower systems. This paper combines the 1-D method with a 3-D fluid flow model to simulate the Multi-Dimensional (MD) hydraulic transients in hydropower systems and proposes two methods for modeling the compressible water with the correct wave speed, and two strategies for efficiently coupling the 1-D and 3-D computational domains. The methods are validated by simulating the water hammer waves and the oscillations of the water level in a surge tank, and comparing the results with the 1-D solution data. An MD study is conducted for the transient flows in a realistic water conveying system that consists of a draft tube, a tailrace surge tank and a tailrace tunnel. It is shown that the 1-D-3-D coupling approach is an efficient and promising way to simulate the hydraulic transients in the hydropower systems in which the interactions between 1-D hydraulic fluctuations of the pipeline systems and the local 3-D flow patterns should be considered.     

基于DSP的水电机组控制系统仿真分析

针对复杂的非线性水电机组控制系统,基于DSP芯片构建水电机组控制仿真系统。研究表明,DSP芯片具有较强的运算功能,完全满足水电机组控制仿真系统核心硬件要求。通过甩负荷故障时水电机组控制仿真实验,验证了仿真系统的可靠性,为水电机组控制研究及控制仿真系统设计提供了一种新方法。     

深圳抽水蓄能电站首台机整组启动调试研究

结合深圳抽水蓄能电站现场调试工作,对首台机调试过程中关键试验的开展情况、试验过程、试验数据进行了研究分析,涉及发电方向的试验、水泵方向的试验和工况转换及热稳定试验3个方面。对调试过程中的注意事项也进行了总结和梳理,供后续同类项目参考。     

水电站甩负荷大波动过渡过程模拟

本文针对南方某大型水电站,进行水力机组甩负荷大波动过渡过程模拟。在计算软件 Matlab 的支持下,模拟出了压力变化曲线和转速变化曲线,继而得出引水系统最大压力升高和蜗壳末端最大转速升高。通过电站实测数据与模拟结果之间的对比,验证二者之间的一致性,这种模拟和对比结果也可以为同类型水电站的调节保证计算和稳定性分析提供一定的参考。     

水泵水轮机甩负荷过渡过程中的压力脉动和转轮受力

水泵水轮机甩负荷过渡过程中,压力脉动和转轮受力剧烈变化,导致事故频发。本文采用动网格技术对某模型水泵水轮机的甩负荷过渡过程进行全流道三维数值模拟,分析了水轮机压力脉动和转轮受力变化特性及其演变的内流机理。结果表明:甩负荷过渡过程中,转轮进口回流的出现和发展显著增加了无叶区内流体的湍动能,使导叶与转轮之间的动静干涉明显增强,导致压力脉动幅值急剧上升,其最大值达到初始阶段的5倍以上;与此同时,转轮进口局部产生的回流使无叶区内的湍动能和压力脉动强度在高度方向不均匀分布;此外,转轮进口回流发展使叶道内流态分布失衡,产生低频旋转失速,导致转轮叶片所受力矩和径向力的波动幅值快速上升,最大波动幅值分别达到初始阶段的10倍和60倍,而尾水管涡带对其的影响处于次要地位。