含标准模型水轮机的有压输水系统正态模型试验相似律

针对含标准模型水轮机的有压输水系统这一新型、特殊的模型试验,围绕其新引发的相似律问题开展研究,构建了具有唯一单值条件的正态模型试验相似律与比尺体系,并阐释了其与传统模型试验相似律的差异。以1∶4正态比尺的可变速抽水蓄能模型试验平台装置为例,采用水电站过渡过程计算分析专用软件TOPSYS进行数值仿真,验证了该相似律及模型比尺的有效性。     

特性曲线及转轮选型对抽水蓄能电站过渡过程的影响

为研究特性曲线以及转轮选型对抽水蓄能电站过渡过程的影响,本文基于两套特性曲线进行转轮选型,在得到两套转轮参数后,采用数值模拟方法对两者进行三个典型工况的过渡过程计算.计算结果表明:选取特性曲线时,应尽量采用S特性曲线二区开度线变化斜率较大的特性曲线;转轮选型应当避免采用过大或过小的转轮直径,过小的直径将导致水泵工况无法满足调节保证计算的要求,过大则会使得水轮机工况点靠近S区域;并且特性曲线以及转轮选型对机组相继甩负荷工况的最不利间隔时间及尾水管进口处最小压力有着显著的影响,二区开度线变化斜率较大且转轮直径适中是提高相继甩负荷工况下尾水管进口处最小压力有效设计措施.     

水斗式水轮机特性对系统运行稳定性的影响

冲击式水电站的运行稳定性成为目前日益关注的问题。从理论上研究了水斗式水轮机特性对水电站运行稳定性的影响。首先在理想PI调速器、刚性水击、单管单机条件下,加入自由出流方程,求解出计入水斗式水轮机特性的小波动稳定判别式。然后结合水斗式水轮机的运行特点,建立目标函数,经分析,得出了水斗式水轮机在等出力变幅时的小波动最不稳定区,并用数值计算对其加以验证。最后提出,对于多喷嘴水斗式水轮机来说,应根据不同的喷嘴个数情况,分别作稳定校核计算。     

尾水管空腔涡对抽水蓄能电站系统稳定性的影响北大核心CSCD

抽水蓄能电站在我国发展势头强劲,但发电工况中由尾水管空腔涡导致的机组功率振荡现象频发,严重危及电站和电网安全。本文为了研究空腔涡对输水发电系统稳定性的影响,从一维频域角度,分别构建了包括空腔涡在内的单管单机调节系统的传递函数和一洞两机系统的总体矩阵,并进行相应的稳定性计算分析。结果表明:与调速器影响相比,空腔涡影响对输水发电系统的稳定性起着决定性作用。当空腔涡诱发功率振荡时,系统不存在稳定域;当系统受到空腔涡影响却不足以发生功率振荡时,存在与无空腔涡时基本相同的稳定域。但空腔涡参数量级很小,随时可能因机组运行工况的变化而变化,进而诱发功率振荡。这为实际电站运行避免空腔涡引起系统失稳提供了理论依据。     

原型混流式水泵水轮机过渡过程中的压力脉动

电力市场日益增长的需求导致水泵水轮机频繁地改变运行工况,在偏离设计工况条件下,不得不历经压力脉动幅值较高的区域运行。混流式水泵水轮机的压力脉动主要由动静干涉、旋转失速以及尾水管涡带等不稳定流动引起的。然而,当前关于过渡过程中压力脉动的研究偏少,通常侧重于稳态运行。本文根据现场实测压力数据,采用Savitzky-Golay方法提取过渡过程中的压力脉动,并利用FFT、STFT等方法进行信号处理,揭示了实际抽水蓄能电站水泵水轮机甩负荷过程中压力脉动组成成分和相对强度变化的普遍规律。结果表明:蜗壳进口、无叶区在经过飞逸点后压力脉动将由高频的动静干涉和低频旋转失速共同组成,其动静干涉幅值极值分别出现在制动工况和飞逸点,旋转失速幅值极值均出现在飞逸点以后的制动工况。尾水管压力脉动组成频率则集中在低频区,与涡带和不稳定流态有关。     

白莲河抽水蓄能电站机组功率振荡分析

针对白莲河抽水蓄能电站在低水头大开度下发电运行时发生的机组功率振荡现象,本文旨在探究其产生原因并分析功率振荡与系统相关参数之间的关系。首先构建了包括尾水管空腔涡的机组一维时域分析模型;其次采用特征线法对该现象进行了数值模拟及与实测结果对比分析,最后对空腔涡参数、调速器参数、导叶最快启闭速率、调节模式与机组功率振荡之间的关联进行了敏感性分析。结果表明,功率振荡是由空腔涡引起的;调速器参数和导叶最快启闭速率对空腔涡作用下的功率振荡几乎没有影响,功率振荡主要取决于空腔涡空化柔性系数和质量流量增益。这为抽水蓄能电站安全运行提供了相关的理论依据。     

水轮机导叶关闭规律对蜗壳末端压力的影响

抽水蓄能机组由于S特性,在甩负荷过程中会产生很大的水击压力和脉动压力。为控制压力脉动,以我国某抽水蓄能电站为例进行数值模拟,分析了考虑S特性和脉动压力的两段式和三段式关闭规律的优化方法及在控制蜗壳末端压力方面的优势。结果表明,考虑S特性时,先延时后关闭的两段式关闭规律可有效控制水击压力,其折点时间为工况点到达下奇点时,且第二段快关。考虑脉动压力时,采用先部分关导叶减小开度,而后延时或开启,最后导叶快关的方式可减小脉动压力的影响,三段式关闭规律的两个折点时间分别为工况点到达上下奇点时。相较两段式关闭规律,先关闭后开启再关闭的三段式关闭规律不仅可有效控制脉动压力,在控制水击压力方面也有一定优势。研究成果可为抽水蓄能电站的运维和管理工作提供参考。     

可变速抽水蓄能机组大波动工况转速上升规律

可变速抽水蓄能技术已经成为近年来抽水蓄能行业新兴的发展与研究方向,可变速抽水蓄能电站运行的动态特性研究意义显著。本文利用可变速抽水蓄能电站的非线性数学模型,重点对其中的水力-机械子系统进行了研究。通过将模型在事故甩负荷工况下的计算仿真结果与真实电站的实测结果对比,验证了模型的准确性。本文对可变速抽水蓄能机组在事故甩负荷工况时不同起始转速下的动态响应进行了仿真分析,研究了机组转速上升规律,并分析了该规律产生的原因在于机组的力矩特性与机组的动量转换关系。结果表明：对于可变速抽水蓄能机组的事故甩负荷工况,起始转速在一定范围内增加时,机组最大转速并不会显著增加。     

不同体型调压室的瞬态水力特性对比分析

由于地形特征和调压室断面积的不同,水电站调压室体型也多种多样,从而使水电站过渡过程具有不同的瞬态特性。本文采用基于特征线法的一维计算及基于CFD方法和VOF模型的三维计算,比较了T型截面调压室和π型截面调压室过渡过程中的瞬态水力特性。一维计算结果表明,两种体型的调压室涌浪及调保参数随时间的变化规律相同,且调保参数均在控制范围以内。一维与三维的结果基本一致,但三维计算可反映液面的真实波动,即T型调压室在机组甩负荷工况下产生较大的涌浪波动,启动工况下产生立轴旋涡,并迅速蔓延到升管内,可能会影响水电站的安全运行。而π型调压室中的水流流态较平稳,未产生吸气旋涡。因此,采用π型截面的调压室更符合工程需要。