抽水蓄能机组空化特性研究

抽水蓄能机组在我国的电网中担任越来越重要的作用,空化对抽蓄机组的水力特性影响很大,尤其是水泵工况的空化特性制约着水泵水轮机的发展。本文从计算和试验角度对空化特性的特点及其影响进行了研究。     

基于单/双向流固耦合的水翼水力阻尼数值预测方法研究

为评估水力机械外部瞬态载荷作用下的动力响应幅值,必须考虑流固耦合产生的水力阻尼效应。如何准确预测水下结构水力阻尼参数是设计阶段评价水力机械运行稳定性的难点问题。借助分离式单/双向流固耦合数值模拟方法,针对工程中常用的NACA0009翼型,开展了水翼在5~20 m/s流速下的振动特性和水力阻尼比数值预测方法研究。分析结果表明：第1阶弯曲模态振型在静水中与20 m/s流速下相一致,且低阶模态水翼固有频率随流速变化在3.95%以内,据此,单向流固耦合中将静水中振型及固有频率作为动水水翼的初始条件的假设是可行的。基于单向流固耦合方法所预测的水力阻尼比与实验值的平均相对偏差为11.42%。双向流固耦合则不需要该假设,能更加准确地预测低阶模态固有频率、水翼尾部脱落涡频率和水力阻尼比,相对实验值的平均偏差分别为4.36%、4.24%和4.95%。单/双向流固耦合数值方法都能预测水力阻尼比随流速线性增加的规律。本文算例中,相同计算资源条件下双向流固耦合所需计算时间是单向计算的15倍。在实际工程应用中,推荐优先采用单向流固耦合方法。     

水力机械转轮流固耦合特性分析与设计要素研究

水力机械种类繁多、流动复杂,转轮流固耦合动力特性及如何考虑设计要素对机组安全稳定运行极为重要。论文基于现代水力机械流动分析技术及流固耦合特性分析方法,对转轮的关键设计要素进行探讨,并展示了本课题组在转轮内部流动物理现象如漩涡、空化、压力脉动、含沙水流运动等的模拟、分析、预测方面的技术方法及成果,以及转轮共振和疲劳破坏的流固耦合动力特性分析案例,并对新电站机组选型设计、老电站改造、新型机组研发方面的工程应用进行分析,同时展望了多场计算技术、转轮寿命预测、信息共享平台建立等方面的发展前景。     

抽水蓄能机组水泵断电过程中的机组反转问题

与常规机组相比,抽水蓄能机组具有水泵断电的工况,水泵断电时受导叶关闭规律和机组特性影响,经常要面临机组反转问题。以洪屏抽水蓄能电站为例,针对水泵断电时机组是否需要反转,反转是否有利于抽水蓄能机组的运行,以及反转时机组转速上升率对抽水蓄能机组运行的影响进行研究。利用水力机组过渡过程模拟计算和原型试验的方式,对机组30%反转和100%反转的工况进行研究。结果表明:两种工况下机组的控制参数均满足要求;综合考虑通流系统压力极值、材料应力极限、压力脉动等因素,100%反转工况优于30%反转工况;在反转转速不超过额定转速时,机组反转的转速越高,越有利于机组水泵断电工况的过渡过程要求。     

抽水蓄能机组水轮机工况启动时机组及厂房振动时频分析

对抽水蓄能机组水轮机工况启动过程中,机组摆度、振动、厂房振动、压力脉动随转速变化的时频特性进行了试验研究。研究结果表明,当抽水蓄能机组水轮机工况启动时,机组升速过程中,机组摆度信号有明显的转频及倍频分量;机组振动速度信号、电站厂房振动信号有明显的3倍叶片过流频率;压力脉动信号主频与转速没有明显的关系,具有低频随机脉动特性。     

初始运行工况对水泵水轮机飞逸过渡过程水力特性的影响

飞逸过渡过程是抽水蓄能电站可能发生的一类事故工况。此过程中水泵水轮机的转速、流量和压力大幅改变,转轮流态极易恶化,可能引发剧烈压力脉动和转轮受力失衡。水泵水轮机初始运行工况是飞逸过程的重要控制因素之一,但其对此过程中机组水力特性的影响尚不明确。本文用一维管道与三维水泵水轮机耦合的数值模拟研究了某模型抽水蓄能系统中水泵水轮机从两个不同初始运行工况发生飞逸过程时水力特性的差别。结果表明,相对于流动条件较好的额定工况,由流动条件较差的部分负荷工况开始的飞逸过程更容易引起水泵水轮机运行轨迹的剧烈跳动以及流道压力脉动和转轮径向水推力的幅值突增,原因是在此过程中更易形成转轮流动失稳,机理是过渡过程中的瞬时流态保留有相应初始工况的部分流动特征,即瞬时流态的演化存在迟滞效应。因此,在当前不断拓宽抽水蓄能机组运行范围以满足电网容量调节需求的背景下,应充分考虑初始运行工况对可能发生的飞逸过程的影响。     

绕弹性水翼空化流动及其流激振动特性研究

该文采用基于径向基函数的流固耦合方法，对不同空化数下绕刚性水翼/弹性水翼的空泡形态及其流激振动特性进行了数值模拟。结果表明，绕弹性水翼空泡形态具有三个典型特征：(1)靠近翼尖前缘的附着空泡形态为三角形；(2)翼尖出现梢涡空化，梢涡空化随着空化数的降低而逐渐明显；(3)回射流作用下水翼存在云状空泡的周期性脱落。对不同空化数下弹性水翼的振动特性进行分析发现，随着空化数的下降，水翼振动的平均振幅及振幅波动值先增大再减小，平均振幅和振幅波动由大到小依次是：云空化>超空化>片空化。     

定-变速抽水蓄能机组调相-发电过渡过程动态特性研究

可变速抽水蓄能作为一种较新的机组形式,在参与电网调相调频、功率调节等方面相对传统定速机组具有独特优势。调相-发电过程作为抽水蓄能机组应对风光等间歇性可再生能源波动的典型过渡过程,对过流部件压力波动及机组运行稳定性有显著影响。目前抽水蓄能电站中广泛采用的一管多机布置形式存在水力干扰现象,一台机组的工况变化会影响其他机组的运行。同时,变速机组的引入会使机组展现出与传统机组不同的水力动态特性。为深入探究调相-发电过渡过程中不同机组布置形式下复杂管道系统的水力动态特性及相关稳定性问题,结合工程数据,基于特征线法和S函数等方法构建三种不同机组组合形式下一管双机抽水蓄能机组模型。针对不同机组布置形式,分别探究不同动作间隔下机组的蜗壳压力、尾水管压力及调压井流量等水力因素的动态特性及其对蓄能机组稳定性的影响。定量分析结果表明：在调相-发电工况下,工作水头及蜗壳压力先下降后上升,尾水压力、下游调压井水位及流量呈现正弦式衰减振荡;3种组合形式中定速-变速机组组合稳定性效果最佳,变速-变速组合的水力波动最大。本研究为定、变速组合的抽水蓄能电站安全稳定运行提供一定的理论依据。     

抽水蓄能电站发电调相运行至发电运行控制策略

抽水蓄能电站一般都具有同步调相运行的能力,但抽水蓄能机组的全特性曲线上却有一个不稳定区,容易引起工况转换失败,且在快速转换时,机组将产生有害的起始逆功率,进而产生有害的电网电压和频率下降.文中根据抽水蓄能机组的水力特性,对机组控制流程进行研究和优化,以尽可能避开运行不稳定区域,提高机组运行的稳定性,并减少逆功率.     

白莲河抽水蓄能电站首台机组低扬程下水泵工况抽水断电水力过渡过程研究

通过建立抽水蓄能机组水泵工况抽水断电的数学模型,结合白莲河电站特殊的上库—前池边界条件,研究抽水蓄能电站首台机组低扬程下水泵工况抽水断电的水力过渡过程,探讨上库(前池)水位变化和导叶关闭规律对水力过渡过程的影响。     

水文模型参数敏感性的区间分析

介绍SIMHYD降水径流模型的结构及计算原理,利用该模型模拟了丹江口以上汉江上游流域的月流量过程,并采用区间分析方法分析SIMHYD模型参数的敏感性。结果表明:SIMHYD模型可以较好地模拟该流域的月流量过程;根据参数敏感性大小可将SIMHYD模型参数归为3类:第1类为敏感参数,如SMSC和SUB;第2类为较敏感参数,如CRAK和K;第3类为非敏感参数,如INSC,COEFF和SQ。     

Analysis of causes of erosion-corrosion wear of the metal of internal surfaces of watered regions of tubes of heat-exchange devices

Causes of the appearance of erosion-corrosion wear (ECW) on inlet regions of tubes of heat-exchange devices are considered. Experimental data are used for determining the mechanism of the ECW process and suggesting measures for its prevention. __________ Translated from élektricheskie Stantsii, No. 11, November 2005, pp. 56–62.     

德泽水库混凝土面板堆石坝趾板混凝土裂缝处理

德泽水库大坝为混凝土面板堆石坝,大坝的趾板建在弱风化岩基上,趾板采用C30W12F200混凝土,趾板在浇筑完成后经检查共发现有62条裂缝,总长度达169.64 m。为了对裂缝进行有效地处理,详细分析了产生裂缝的原因,并针对不同类型的裂缝采取不同的处理措施,如Ⅰ类裂缝用化学粘补材料进行修补,Ⅱ类裂缝采取先环氧砂浆钻孔灌浆、再粘补表面的方法修补。所有裂缝经处理后,均达到防渗设计要求。     

浑河沈抚段水体污染季节性变化研究

为明确浑河沈抚段水污染特征,提升水环境治理有效性,2015年3月—2016年2月对浑河沈抚段进行水环境调查。根据丰、平、枯3个水期的pH值、电导率、COD、NH_3-N、BOD及COD_(Mn)等水质指标,运用改进的综合水质标识指数法识别出主要污染因子,并分析浑河沈抚段水质污染时空变化特征。结果表明,研究区域的pH值在一个水文年变化范围为6.42~8.06,较适宜水生生物生长;水体在枯水期的电导率最高,丰水期最低。浑河沈抚段水体受沿岸工业废水和生活污水的点源污染影响,流域枯水期和平水期各监测断面的综合水质均未达标;从上游到下游4项水质指标的综合水质指数增大,污染逐渐加重,主要污染指标为COD和NH_3-N。     

水利枢纽下游河道水位流量关系的变化

根据水利枢纽下游河道的实测资料，得到下游河道水位流量关系的调整变化，并对其变化原因进行了分析。     

水轮机微机调速器选型

提出选择水轮机微机调速器需要考虑的因素,对微机调速器的关键部件PLC、PCCI、PC 3种微机控制器和电液伺服阀、比例伺服阀、电机3种转换装置的性能进行了分析比较。     

卸荷对花岗岩残积黏性土抗剪强度的影响分析

以广州地区花岗岩残积黏性土为研究对象,通过击样法制备特定含水量试样,在不同压力下进行固结加、卸荷抗剪强度试验。对比分析试验数据,研究加、卸荷状态下花岗岩残积黏性土的抗剪强度变化,探寻应力历史对抗剪强度指标的影响,并得出相应结论。总体而言,土体的应力历史对其强度指标影响较大,由于土体卸荷路径不同,土体的卸荷抗剪强度也随之不同。残积土卸荷抗剪强度理论要比加荷土体复杂,在卸荷工程土体设计中应该采用卸荷抗剪强度指标。     

一起母线电压降低导致保护动作的实例分析

电压降低直接影响到电气设备的正常工作，还会使得系统电流增大导致电流继电器启动，从而保护动作。对小浪底一起母线电压降低导致保护动作实例进行分析研究，以引起对电压管理的重视，从而确保机组、电网的安全运行。     

柳树坪水电站水轮机导水机构安装调整

介绍了柳树坪电站与常规方法不同的安装水轮机导水机构的过程和间隙调整、偏差纠正方法等。     

糯扎渡水电站泄洪洞弧形闸门安装质量控制

糯扎渡水电站泄洪洞工作弧门有动水启闭和局部开启运行要求,闸门设常规和冲压水封（全关工况冲压水封止水）。监理工程师对闸门安装前的准备工作进行了逐一检查,分析了影响闸门整体安装质量的关键工序,确定了支铰大梁和支铰安装是弧形闸门安装的质量关键点;左右固定支铰轴孔的同心度、钢梁的倾斜度、左右支铰到孔口中心线距离、支铰轴孔中心连线到底水中心线的距离、二期混凝土浇筑导致的变形是安装质量控制重点。闸门安装完成后,经过调试和试运行,安装质量达到了较高水平。对整个安装过程作了详细介绍,可为同类工程参考。