水轮机导叶“先快后慢”关闭规律适用性研究

导叶关闭规律的优化是水电站调节保证计算的重要研究内容，采用合理的关闭规律降低水锤压强与限制机组转速升高，是一种经济有效的措施。本文基于某实际水电站，建立了引水发电系统过渡过程数学模型，模拟了电站控制工况下的过渡过程，研究了导叶关闭规律对输水系统的影响，结论表明先快后慢的导叶关闭规律适用于水锤极值和转速极值出现在不同工况的水电站。先快后慢分段关闭规律解决了该类电站一段直线关闭无法满足调保计算要求的问题。     

导叶关闭规律的优化及对水力过渡过程的影响

优化导叶关闭规律是解决水电站机组调节保证计算的一个重要的手段。然而面对实际工程问题时如何优化导叶关闭规律、不同的导叶关闭规律对水力过渡过程有何不同的影响、选取的导叶关闭规律能否安全有效地实现等,至今缺少明确的答案和恰如其分的评价,以致难以发挥导叶关闭规律应起的作用。本文从结合国内某些大型水电工程,对上述问题进行探讨和分析     

功果桥机组调节保证计算及甩负荷试验结果分析

采用东芝公司独立开发的水力过渡过程计算的专门程序,对功果桥水轮机甩负荷过渡过程进行了模拟计算.经过对导叶关闭规律的多次优化,调节保证计算结果满足了合同要求.通过与现场甩负荷试验实测结果的对比分析,二者吻合良好,从而验证了计算程序的精确性及计算结果的准确性.为现场甩负荷试验的顺利进行提供了参考依据,同时对类似电站的甩负荷试验也有一定的借鉴意义.     

水轮机导叶关闭过程的探讨研究

为了充分揭示水轮机导叶不同关闭过程对水轮机甩负荷过渡过程的影响,选择导叶两段关闭规律,针对第一段关闭时间、第二段关闭时间和导叶位置拐点开度,探讨这3个关键参数对机组转速变化和蜗壳水压力变化的影响,对工程实例进行计算分析,得出了导叶两段关闭过程的规律并进行了优化。合理的水轮机导叶两段关闭过程可以有效的解决机组甩负荷时转速升高和蜗壳水压上升这一矛盾,从而更有利于提高水电站运行的稳定性和安全性。     

基于自适应遗传算法的水轮机导叶关闭规律优化计算

首先建立水轮机导叶关闭规律优化计算的数学模型,然后将自适应遗传算法和水电站过渡过程数值计算特征线法相结合,建立一种用于求解该模型的全局优化方法.该自适应遗传算法采用实数编码,并根据个体适应变不同对交叉概率和变异概率进行自适应调整,使群体中的优良个体不易被破坏,同时又保证了种群个体的多样性,从而提高了算法的优化效率.工程实例计算表明,应用自适应遗传算法优化水轮机导叶关闭规律是可行、高效的.     

水泵水轮机泵工况停机提前掉电流态分析

在水泵水轮机泵工况停机过程中,当活动导叶开度小于20%最大开度时,导水机构会出现异常振动和噪音。为了避免这种不稳定现象的发生,本文对水泵水轮机泵工况停机过程导叶小开度区流动进行数值模拟,分析了振动产生的水力学根源,验证了停机提前掉电是避免流动不稳定的有效措施。由于本文主要研究对象是活动导叶域的内部流动规律,导叶域的流动具有较强的周期性,故本文采用二维单周期模型进行计算。模拟过程中以电站过渡过程的计算结果作为数值模拟的边界条件,采用RNG k-ε双方程湍流模型进行求解,控制方程使用有限体积法进行离散,停机过程中活动导叶的关闭采用动网格技术实现。计算结果表明,在水泵水轮机停机过程中采用提前掉电,可以有效控制导叶内部流态,增强流动稳定性,明显降低了振动和异音产生的可能性。进一步分析表明,导叶域内部流动稳定性与断电开度大小成正相关,考虑到实际电站运行中的可操作性,本文推荐3° ~ 6°为断电开度。     

苏力曼电站水轮机甩负荷关闭规律的优化

本文主要介绍了通过优化导叶关闭规律解决苏力曼电站在机组甩负荷过程中出现压力激波问题的过程,分析了有关原因,为相关电站提供了参考。     

小浪底反调节电站8号机组导叶分段关闭装置改造

小浪底反调节电站导叶分段关闭采用分体式、纯机械式分段关闭装置,采用导叶两段关闭形式,解决了水击压力过大与机组转速下降过慢的矛盾。但在机组实际运行过程中发现存在一些问题,通过对导叶分段关闭装置进行改造,增加一套电气液控换向阀,并对电气控制进行相应优化,提高了导叶分段关闭装置的动作可靠性。     

遗传算法在水轮机非固定模式导叶关闭规律中的应用

水轮机非固定模式导叶关闭规律是指按水轮机初始工况参数适时地确定最佳导叶关闭方式。这种适时的水轮机导叶关闭方式对于水电站大波动过渡过程具有较好的参数控制作用,能在不改变任何基础设施的前提下降低水电站过水系统最高水锤压力和机组转速,给水电站的运行带来较大的经济效益。在对非固定模式导叶关闭规律的优化中遗传算法有较高的优化效率,其中主要表现在算法简单、全局搜索性好、收敛性高、优化结果稳定。     

导水叶完善关闭规律的数值计算方法

本文提出了水轮发电机组导水叶完善关闭规律的数值计算方法,即巧妙地用数值计算手段将整个关闭过程的优化转换成过渡过程计算中每一计算时步内的单变量导优问题。并结合本课题的特点,用改进后的外推内插法寻找每一时步内最优导水叶关闭速度,使计算工作量大为减少。计算结果表明,用该方法计算得到的关闭规律与用单纯形加速法求得的最优化分段关闭规律相比,具有更明显的优化效果。     

实现导叶优化关闭的水压反馈法

本文提出一种实现水轮机甩负荷过渡过程导叶优化关闭的方法——水压反馈法。同时给出了该方法反馈回路上关键参数的调整方法以及计算机仿真计算实例。     

基于动网格技术的混流式水轮机转轮内部瞬态流动数值模拟

水电站过渡过程常常引起水力机组压力脉动、振动和水锤等现象,严重影响电站的安全稳定运行。为了准确捕捉水轮机在过渡过程中的动态特性,本文区别于常规的稳态分析方法,采用CFD计算软件Fluent14.0,利用基于有限体积法的动网格技术对某混流式水轮机的活动导叶和转轮组成的单流道进行了三维瞬态流动数值模拟。真实模拟了在大波动过渡过程中转轮内部流态的变化,分析了导叶关闭过程中转轮内部压力场和速度场的变化过程。计算结果表明:动网格技术能够较好地模拟水轮机转轮内部流场的动态变化,其计算结果为三维过渡过程的研究提供了理论依据。     

基于进化策略的水电站水力过渡过程优化方法研究

本文针对水电站水力过渡过程多目标优化计算,建立了相应的数学模型,将进化策略和水电站过渡过程数值计算特征线法相结合,探讨了用于求解该模型的全局优化方法.该方法从多个初始点开始并行寻优,不仅适应于水力过渡过程各种工况对导叶启闭规律的优化,而且可以同时对机组转动惯量和调压室阻抗孔大小进行优化.工程实例计算表明,应用进化策略优化水力过渡过程是可行、高效的.     

多目标优化算法求解导叶关闭规律问题

针对目前的单目标优化方法没有均衡考虑导叶关闭规律各目标分量的问题,综合考虑影响导叶关闭规律优劣的水击压力、机组转速和尾水管最大真空度这三个因素,将导叶关闭规律优化问题抽象为含有多个自变量和极值点的多目标优化问题,构建导叶关闭规律问题的多目标优化模型,并使用实数编码的遗传算法求解导叶关闭规律的多目标优化问题,遗传算法不依赖于问题的具体领域,具有很强的鲁棒性,实数编码的方式可以避免算法解码时的时间消耗,正交设计法生成的初始种群个体分布均匀,有助于维持种群的多样性。使用基于遗传算法的多目标优化方法求解导叶关闭规律问题,与遗传算法优化结果相对比,实验结果表示了本文所提算法的有效性。     

水轮机在甩负荷过渡过程中导叶分段关闭的研究

本文对水轮机在甩负荷过渡过程中导叶关闭规律进行了一些初步探讨,研制了一种分段关闭装置,可他调速器和事故配压阀在事故关闭机组时能改变关闭性能。     

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。     

实验室导叶数字控制装置

本文介绍了用于水力机械传动模试验的导叶数字控制装置，它由步进电机，步进电机控制器，步液马达，液压柜等组成。文中详细介绍了数字电路中的脉冲分配器，环形多谐振荡器的工作原理。该装置能方便地实现导叶的两段直线关闭规律，并能灵活地调节两段直线关闭规律的关闭速度和关闭时间，为在实验室研究导叶的最佳关闭规律提供了一个有效的试验手段。     

特大型机组飞轮力矩GD2与导叶关闭规律的关系研究

特大型机组飞轮力矩的取值对调节保证参数以及系统稳定性有着重要的影响。该文结合某高海拔地区水电站工程实例,建立仿真模型,研究特大型机组飞轮力矩取值与不同导叶关闭规律之间的关系。结果表明：导叶选取直线关闭规律时,受转速升高控制,特大型机组飞轮力矩都存在一个最小临界值;而在折线关闭规律下,高海拔地区电站的尾水管进口最小压力受规范约束条件的限制,其飞轮力矩的取值同样受限。     

轴流转浆式发电机甩负荷时抬机量过大原因分析及处理

针过石龙电站轴流转浆式水轮发电机组在甩负荷时出现抬机量过大的现象,从理论上进行了分析.通过采用重新校核、调整真空破坏阀开启力,增加补气量,及将导叶关闭由一段直接关闭改为分段关闭的方法,减小了机组甩负荷时的抬机量,保证了电站的安全运行.     

轴流式水轮机抬车力的计算方法

轴流式水轮机过渡过程中出现三种转换工况,即水轮机工况、制动工况和水泵工况。从图1可见导叶开启时,机组不带负荷其转速上升过程和导叶在大开度运行时突然甩负荷而迅速关闭的转速变化过程线是不一致的。导叶在突然全关闭瞬间,由于机组惯量使暂持较高的转速旋转,而不会立刻停止。这时水轮机处于暂态水泵工况。当导叶迅速关闭过程,同时出现惯性力,严重时还会出现反水锤现象。1973年在长湖电站的甩负荷试验时,发生了反水锤,