某抽水蓄能电站水泵工况导叶关闭规律优化

为保证抽水蓄能电站安全稳定运行,减少水泵断电时水击压力和压力脉动过大及转速反转等对机组的不利影响,有必要研究水泵工况导叶关闭规律。基于某电站水泵断电实测数据,对比分析两种不同导叶关闭规律下的压力和转速;采用经验模态分解法将实测压力数据分解为趋势项和脉动项,对比分析趋势项和数值仿真结果,并基于运行工况点分析脉动压力。研究结果表明,合理的导叶关闭规律不仅可避免转速反转,还可减小水击压力和压力脉动。建议水泵工况导叶关闭规律优先采用一段关闭,关闭时间宜小于30s。     

抽水蓄能机组水泵工况停机策略优化研究

鉴于抽水蓄能机组水泵工况停机断电控制策略的制定受水、机、电等因素影响,以黑麋峰电站为例,分析了机组不同水头下水泵工况停机过程中,不同导叶开度断电条件下过渡过程的特性、停机过程机组振动/摆度和压力脉动等关键测点的稳定性参数变化,并对比了水泵工况停机过程与开机过程抽水调相转抽水工况下稳定性参数的差异,结合机组GCB特性确定水泵工况停机过程断电的最佳负荷和导叶开度,优化水泵工况停机策略,实现过渡过程、稳定性与GCB电气寿命指标最优。优化后的水泵工况停机策略能够保证机组安全运行,且停机断电负荷满足相关行业标准。     

某250MW抽水蓄能机组典型大波动过渡过程试验分析

以某250MW抽水蓄能机组为例,开展了水轮机工况甩负荷、水泵工况断电等典型大波动过渡过程试验,验证了机组最大转速、蜗壳最大水压及尾水进口真空度等关键指标均满足设计要求,以水轮机工况甩额定负荷试验实测数据为基础计算的机组转动惯量满足设计值要求。针对水泵断电过程中机组出现反转的问题,通过优化导叶关闭规律改善了其动态调节品质,并分析了甩负荷过程中水流压力脉动的内在规律。将过渡过程中关键技术参数的现场实测数据与仿真计算结果进行对比分析,表明两者吻合度较高。     

混合式抽水蓄能电站过渡过程研究

为了适应电网发展的需求,具备一定地形地质条件的常规水电站可考虑通过增装蓄能机组扩建成混合式抽水蓄能电站。针对共用引水系统的常规机组和蓄能机组实际运行特点,基于特征线法和瞬变流理论,建立了水力过渡过程计算模型,并结合工程实例模拟了混合式抽水蓄能电站可能发生的多种过渡过程工况,确定了合理的蓄能机组的关闭规律,复核了已建调压室的稳定性。结果表明,通过对新增蓄能机组导叶启闭规律的独立调控,一定程度上可维持混合式抽水蓄能电站输水发电系统的安全稳定,避免增设调节保证设施;蓄能机组导叶关闭时间延长,在降低自身蜗壳末端最大压力的同时,可抑制常规机组甩负荷后的蜗壳末端压力及最大转速上升;对于既有调保措施威胁最大的相继增负荷工况,引用流量较大的常规机组优先增负荷比引用流量较小的蓄能机组优先增负荷引起的调压室最低涌浪值更高,更有利于调压室的稳定运行。     

基于精细化模型的抽水蓄能机组低水头开机多目标优化

为提高抽水蓄能机组运行于水轮机工况时低水头开机的控制品质,提出了一种基于精细化模型的抽蓄机组低水头开机多目标优化策略。首先,充分考虑过水系统、水泵水轮机、液压执行机构等机构非线性,建立抽蓄机组调节系统精细化模型。在此基础上,针对机组转速上升时间和转速超调量双目标,引入多目标人工羊群算法(MOASA)对两段式导叶开启规律进行多目标优化,得到Pareto最优解集,并对优化结果进行仿真试验。仿真结果表明,提出的开机规律多目标优化策略能有效地抑制机组深入反"S"区域,优化结果可为抽蓄电站的安全稳定运行提供决策支持。     

抽水蓄能电站相继甩负荷工况导叶-球阀协联关闭规律优化

为提高抽水蓄能电站相继甩负荷工况的动态品质,提出了一种基于多目标算法的导叶-球阀协联关闭策略。首先,建立抽水蓄能电站的精细化仿真模型;然后,确定考虑机组转速和流道水击压力在内的多个优化目标,并基于多目标控制要求引入改进引力搜索算法优化导叶-球阀协联关闭规律,得到一组Pareto最优解;最后,从Pareto最优解中选取综合水击压力目标函数最小值、与平衡点距离最小值及转速目标函数最小值三个典型解进行仿真试验,验证该策略下相继甩负荷工况过渡过程的动态品质。根据优化结果,推荐对发生相继甩负荷工况的两台机组均进行导叶-球阀协联关闭规律优化。结果表明,优化所得最优解均能满足调节保证计算的控制要求,且典型解1比典型解3的蜗壳末端最大压力下降了21.9m,但转速值仅升高了2r/min,这说明提出的导叶-球阀协联关闭策略更好地协调了机组转速与管道水击压力之间的矛盾,可为相继甩负荷工况下电站的安全稳定运行提供有效的技术指导。     

水泵断电工况下洪屏抽水蓄能电站#1机组特征参数数学模拟

鉴于水泵断电工况试验为机组启动试运行期间抽水方向调试的重要内容,基于特征线法,采用改进Suter变换曲线分析建立了水泵断电工况下洪屏抽水蓄能电站#1机组的数学模型,并结合现场试验数据,分析对比了机组转速、导叶开度、蜗壳进口水压、尾水管锥管水压等特征参数变化。结果表明,仿真的各特征参数变化趋势及极值与现场试验相近,从而验证了该数学模型的正确性。     

水泵断电工况下洪屏抽水蓄能电站~#1机组特征参数数学模拟

鉴于水泵断电工况试验为机组启动试运行期间抽水方向调试的重要内容,基于特征线法,采用改进Suter变换曲线分析建立了水泵断电工况下洪屏抽水蓄能电站#1机组的数学模型,并结合现场试验数据,分析对比了机组转速、导叶开度、蜗壳进口水压、尾水管锥管水压等特征参数变化。结果表明,仿真的各特征参数变化趋势及极值与现场试验相近,从而验证了该数学模型的正确性。     

导叶不同开度下抽水蓄能机组水轮机工况内流特性分析

为了解抽蓄机组水轮机工况下活动导叶不同开度下的内流特性,以某抽水蓄能电站水泵水轮机为研究对象,基于SST k-ω湍流模型,进行活动导叶不同开度下全流道三维非定常数值模拟和分析,探讨活动导叶开度对过流部件内部流场的影响.结果表明:随着导叶开度的增加,水泵水轮机的流量增大,转轮力矩增大但增幅降低,效率先增大后降低.蜗壳整体上的压力沿周向分布比较均匀,从蜗壳进口到蜗壳出口均匀降低,水力损失较小;固定导叶形状及安放角与活动导叶搭配影响较大,小开度和大开度工况下活动导叶和固定导叶进口处水力损失大;压力变化线与进出口是否平行影响转轮内部流态,中开度转轮叶片做功最好;小开度工况下易产生偏心涡带,降低机组效率,不利于尾水管能量的回收,中开度工况下尾水管流态最好.研究结论对抽水蓄能机组运行提供了理论参考.     

某抽水蓄能电站首次泵工况启动关键因素的数值分析

根据某抽水蓄能电站实际水力布置情况,在分析其上库的实际充水特点和引水隧洞中明满流交替的水力特征的基础上,建立相应数学模型,采用特征隐式格式法求解有压管道非恒定流方程,优化了机组首次泵工况运行时的导叶开关规律及球阀关闭规律等关键因素,并利用优化后的关键因素对泵工况进行了大波动过渡过程计算,结果具有合理性。     

叶片开度对贯流式水轮机飞逸过程的影响

为有效降低水轮机飞逸过程中机组的振动问题,通过水轮机试验模型改变导叶开度和桨叶开度对水轮机过渡过程进行研究,分析了多个监测点的压力、频率流量等工作参数的变化情况.结果 表明,由于转速和流量的增加,水轮机在导叶开度60°和桨叶开度4°运行时振动最为强烈,水轮机在低频时振动剧烈.由于受到导叶和桨叶动静影响,转轮出口振动强烈...     

基于CFD的导叶进口角对轴流泵水力性能的影响

为研究后置导叶进口安放角对轴流泵水力性能的影响,在常规导叶基础上将导叶分为进口段和出口段两部分,运用数值模拟的方法研究了5种导叶进口安放角对轴流泵泵段水力性能的影响。结果表明,轴流泵在偏离设计工况下运行时,通过调节导叶进口角度可以减小导叶进口冲角,改善导叶体内流态。在后置导叶原设计进口角度的基础上,沿旋转轴顺时针调节适当角度可提高大流量处的泵段效率,逆时针调节适当角度可提高小流量处的泵段效率。不同导叶进口角主要是保证多种工况下水流无撞击进入导叶室,对泵段的其他过流部件水力性能基本无影响。研究成果有助于轴流泵导叶性能的优化设计。     

喷淋泵流道式导叶型线的水力优化设计

以流道式导叶内损失最小、效率最高为目标,对1 000 MW级核电站用喷淋泵流道式导叶型线进行水力优化设计。单级优化结果表明,流道式导叶采用均匀过渡的外缘型线时,流动损失小,波动持续区域较短,有较长的压力平缓变化区域;所设计的四种外缘型线中D的导叶模型扬程最高、效率最高,导叶内部流动转化过程均匀,从过渡段到出口部分,压力持续平稳。利用分析所得的最优方案重新绘制流道式导叶,对整机进行数值验证,分析表明导叶内的流动损失降低了40.6%,效率提高了7.71%。     

MS6001B燃气轮机辅助液压油泵无法自动退出的故障分析处理

燃气轮机液压油系统主要作用是提供高压油给机组燃料系统及可转导叶系统.本文对辅助液压油泵不能自动退出的故障进行了详细分析,造成该情况的原因可分为四类:压力开关63HQ -1故障、液压油过滤器压差过大、液压油歧管故障及主液压油泵PH1故障,并提出合理有效的解决方案.     

导叶开度对混流式水轮机尾水管内流动特性的影响

为了深入研究尾水管内的流动特性,结合某电站混流式水轮机的实际运行情况,基于标准的κ-ε湍流模型,选用Fluent软件在额定水头不同导叶开度下对其进行全流道数值模拟,分析了不同导叶开度对混流式水轮机尾水管内部流动特性的影响。结果表明,当导叶开度为100%时尾水管内部形成了周期空化涡带,此涡带的存在易导致水轮机机组产生强烈振动;当导叶开度较小时,尾水管内速度分布较为均匀;尾水管进口段的压力分布情况对导叶开度的变化较为敏感,可通过合理控制导叶开度来减小尾水管内的水力振动,降低水力损失。     

水泵水轮机转轮加装短叶片前后的流动特性对比

为对比高水头水泵水轮机的转轮加装短叶片前后的能量特性及流动特性,基于SST湍流模型,选取4个具有代表性的水泵及水轮机工况,对有/无短叶片的水泵水轮机进行全流道三维定常计算。数值模拟结果表明,以水泵运行时加装短叶片可抑制脱流与漩涡等二次流现象,降低单个叶片承受的水力载荷,提高转轮进出口、导叶区及蜗壳静压,使泵获得更高的扬程。水轮机运行时添加短叶片可减小转轮出口环量,改善在尾水管内形成的复杂漩涡流,提高其水力效率。相同边界条件下,长短叶片转轮改善了转轮区的流动条件,从而提升了机组的能量特性及水力稳定性。     

熔盐泵空间导叶与叶轮的径向安装间隙对泵性能影响研究

为了探究空间导叶和叶轮之间的径向安装间隙对泵性能影响规律,选择某VS1型太阳能高温熔盐泵首级部分作为研究对象,在其他几何参数不变的前提下,以原导叶和叶轮径向间隙值为基础,通过沿径向逐次改变导叶进口和叶轮之间的相对位置,共设计了6组不同间隙下的导叶-叶轮组合方案,基于CFD方法对6种间隙方案(1.5～6.5 mm),进行了全流场数值模拟,并试验验证了数值算法的可靠性。研究表明：导叶与叶轮径向安装间隙对泵扬程和效率在不同工况下的影响具有显著差异性,存在较优间隙使泵性能整体最佳,间隙过大、过小时都会致使其性能劣化;与原间隙2.5 mm时相比,合适的间隙可使叶轮出口和腔体间隙处的主频压力脉动幅值分别降低20.6%和36.4%,泵内介质流动稳定性提升;导叶内流道压力梯度和腔体涡核心分布随间隙改变呈不同变化态势,间隙为4.5 mm时,导叶内流道压力梯度变化更为均匀有序,腔体内涡的范围和强度较其它方案削弱明显,泵内流态最优。     

基于CFD的双向竖井贯流泵装置水力性能数值模拟

以某泵站双向竖井贯流泵装置为例,采用CFD数值模拟方法对模型泵不同的转轮叶片、叶轮位置及导叶位置方案进行了数值模拟,最终确定了改进泵装置模型结构参数,并分析了改进模型的综合特性和流场分布规律。结果表明,反向工况由于出水流道内无导叶进行导流和能量回收,出现了明显的回流、漩涡区,降低了流道效率,其出水流道流态较差,且因前置导叶的存在,恶化了叶轮进口水流条件,同时降低了装置过流能力与叶片做功能力,造成反向工况泵装置效率明显低于正向工况。     

颗粒体积分数对天然气水合物多相混输泵内流特性的影响

为研究颗粒体积分数对天然气水合物多相混输泵内流特性的影响,基于ANSYS CFX软件采用非均相模型和particle模型,选用甲烷水合物颗粒体积分数为5%、10%、15%和20%的海水为介质,对多相混输泵流场进行数值模拟。结果表明：当颗粒体积分数较低时多相混输泵叶轮和导叶内旋涡较小,但随着颗粒体积分数的增加多相混输泵叶轮和导叶内轴向旋涡逐渐增大;在叶轮流道内颗粒分布较为均匀,而随着颗粒体积分数的增加,导叶内较大的旋涡影响导致颗粒在导叶内出现明显的聚集现象,在导叶叶片表面颗粒主要聚集在吸力面前半部分,其分布区域远大于压力面,即导叶吸力面更易受到磨损;随着颗粒体积分数的增加,多相混输泵的扬程和效率均逐渐降低。