变速抽水蓄能机组运行转速对水泵断电工况的影响规律研究

【目的】变速运行技术是抽水蓄能行业重要的发展新方向，为了研究变速抽水蓄能机组不同初始运行转速对水泵断电工况的影响规律，【方法】分别对变速抽水蓄能机组在不同初始转速下发生水泵断电的导叶关闭和导叶拒动工况进行数值模拟，分析了该水力过渡过程中各关键物理量的变化规律、调节保证极值以及工况点轨迹演变规律。【结果】结果显示：变速抽水蓄能机组在允许的初始运行转速变化范围内(96%～108%)发生水泵断电。若导叶关闭，则该算例机组的蜗壳压力升高率、尾水管压力降低率、转速反转率变化范围分别在2.20%、3.28%、5.20%以内，不同初始运行转速对应的工况点轨迹线前期差别较大，而在进入水泵制动工况后的过渡过程中则接近重合。若导叶拒动，则不同初始转速对应的工况点轨迹线均与导叶初始开度的等开度线重合。【结论】结果表明：不同初始转速对应的流量和力矩在后续的过渡过程中的变化规律和变化幅值近似，蜗壳压力升高率、尾水管压力降低率、转速反转率变化范围均小于导叶关闭情况下相应的变化范围，分别在1.13%、2.98%、0.4%以内。研究成果可为我国变速抽水蓄能机组的实际投运提供一定技术支持。     

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。     

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。     

可逆式机组导叶和进水球阀协联关闭规律研究

可逆式机组水力过渡过程分析与控制是保证抽水蓄能电站安全稳定运行的主要因素。本文以清远抽水蓄能电站导叶关闭规律和进水球阀协联关闭规律的研究为例,基于数值模拟研究机组导叶和进水球阀关闭规律对抽水蓄能机组水轮机工况水力过渡过程的影响,同时结合现场试验数据进行验证分析,模拟可逆式机组及其水力机械系统的水力过渡过程。结果表明:为使抽水蓄能机组调保参数满足要求,应选择合适的导叶关闭时间和关闭规律;进水球阀折线关闭比传统直线关闭更有利于改善抽水蓄能机组水力过渡过程;机组导叶正常关闭时,调保参数比导叶拒动更能满足控制要求。     

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。     

抽水蓄能电站中球阀协同导叶关闭的水力瞬变过程控制方式

为了降低抽水蓄能机组水轮机工况甩负荷时蜗壳压力上升值和压力脉动值,应用了球阀协同导叶关闭的流量控制方式。于2012年在蒲石河大型抽水蓄能电站,进行了水轮机工况甩负荷过渡过程球阀参与导叶控制方式的现场试验。针对这一流量控制方式,利用内特性法预测了在甩负荷过渡过程中各动态参数的瞬变规律,预测的机组转速上升最大值与试验值的相对误差为2.11%,预测的蜗壳压力上升最大值与试验值的相对误差为0.74%,从而验证了内特性方法的合理性;同时证明,只要合理地选择导叶与球阀的控制规律,即可显著改善水泵水轮机装置水轮机工况甩负荷过渡过程的动态品质,降低抽水蓄能电站引水系统的水压上升值。     

洪屏抽水蓄能电站首台机组抽水特性研究

对江西洪屏抽水蓄能电站首台机组抽水特性进行了研究,包括溅水功率、首次抽水、水泵断电、水泵事故停机、水泵正常停机、抽水转抽水调相等,提出了保障抽水蓄能机组水泵调试安全的策略。     

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。     

响洪甸发电电动机设计制造总结

1　前　言安徽省响洪甸抽水蓄能工程筹建处和东方电机股份有限公司于1994年12月签定了响洪甸2×40/55MW抽水蓄能机组及其附属设备技术经济合同.除水泵水轮机引进奥钢联MCE公司2个转轮外,其余部分全部自行设计制造,这也是国内首台完全依靠自己力量设计制造的单机容量最大的抽水蓄能机组.响洪甸抽水蓄能机组水泵工况扬程变化幅度很大,从32～64m.如果采用单转速,在扬程小于51m时,水泵效率将下降3%以上.而当扬程小于42m时,水泵效率将更低,除需要更大入力外,吸水管内水流条件严重恶化,空蚀现象加剧,机组将产生很大的振动与噪音而影响正常运行,…     

可变速抽水蓄能机组的应用

可变速抽水蓄能机采用二次三相交流励磁，转子呈圆筒形，其绕组三相分布，可变速抽水蓄能机组具有与常规抽水蓄能机组相同的功能，且在一定水头下抽水运行，负荷可调范围达±８万ＫＷ，并能稳定电网频率；发电工况可在最优出力转速下运行，出力变化范围大，部分负荷时综合效率高，不用调速器能高速（数十毫秒）控制有功功率，而与水泵水轮机出力无关，可提高系统稳定性，可抑制各种事故造成的过电压，并能在过电压和换向失败、系统事     

抽水蓄能电站过渡过程数值仿真研究

根据有压管道非恒定流数学模型和特征线法,对某抽水蓄能电站3、4号机组双机甩负荷过渡过程进行了研究,将计算结果与试验实测数据进行了对比,证实了数值仿真的可性性;对机组水泵工况正常运行时突然断电的特殊过渡过程进行模拟,计算出导叶不同有效关闭时间下机组蜗壳末端动水压力等关键数据,据此分析出导叶最佳关闭时间。     

黑麋峰抽水蓄能电站机组水力过渡过程仿真研究

本文以Simulink和S-Function为基础,对黑麋峰抽水蓄能电站机组水力过渡过程进行了研究,建立了抽水蓄能电站MATLAB模型,进行仿真研究。研究结果表明,适度调整导叶关闭规律,可以保证机组在发电工况下,甩负荷和抽水工况下断电过程中,导水机构无论正常关闭亦或异常关闭,均能够使最大压力上升和最大转速上升都在允许的范围内,满足电站调节保证要求和规定的动态指标。     

广东野猪山抽水蓄能电站机组选型设计

广东野猪山抽水蓄能电站水轮机工况发电水头变幅范围为446.9～517.2m,水泵工况抽水扬程变幅范围为457.6～522.9m,安装4台单机容量为300MW的立轴单级单转速混流可逆式蓄能机组。通过对抽水蓄能电站机组选型的介绍和剖析,对抽水蓄能电站水泵水轮机的选型设计进行了完整的总结。     

抽水蓄能机组动能参数监测装置首次投运成功

XDJ-02型蓄能机组动能参数监测装置,首次在安徽响洪甸水电站两台抽水蓄能机组投运成功,经验收技术指标优良,满足发电工况和抽水工况运行要求。验收报告认为:“经发电、抽水工况观测,装置工作正常,运行稳定,参数显示正确,没出现异常现象。该装置于2000年5月31日正式移交响洪甸抽水蓄能工程筹建处投入使用。” 响洪甸抽水蓄能机组系由奥地利引进,埋设部件由东方电机厂制造。水泵水轮机型号HLB26LJ-463,水轮机工况额定转     

抽水蓄能机组保护配置特点与分析

抽水蓄能机组除具有运行工况外,还有发电调相、抽水调相、抽水运行、变频启动、背靠背启动等多种工况,抽水蓄能机组保护较常规水电机组保护配置复杂。文章结合黑麋峰电站抽水蓄能机组保护,分析了抽水蓄能机组保护配置特点以及在运行中过程中出现的问题。     

变速抽水蓄能机组有功功率与转速协调控制研究

针对变速抽水蓄能机组有功功率与转速之间的协调控制问题,分析了变速抽水蓄能机组有功功率与转速协调控制原理,提出了变速抽水蓄能机组有功功率与转速协调控制方法,并搭建了变速抽水蓄能机组控制系统联合RTDS仿真试验平台,对变速抽水蓄能机组有功功率与转速协调控制方法进行了联合仿真试验验证。试验结果表明:发电工况有功功率与转速协调控制宜采用交流励磁系统转速闭环和调速器有功功率闭环控制方式,抽水工况有功功率与转速协调控制宜采用交流励磁系统转速闭环和调速器开度闭环方式。     

混流式可逆机“S特性”的试验研究

一、引言最近10多年中,混流可逆式水泵-水轮机(以下简称可逆机)的生产技术和运行经验日趋完善,成为使用最广泛的一种抽水蓄能机组方案。可逆机有水泵和水轮机两种正常运行工况;在过渡过程中,有可能进入水泵制动、水轮机制动和反水泵工况。上述5种可能工况的     

清原抽水蓄能电站水泵工况断电过渡过程数值模拟计算研究

抽水蓄能电站机组过渡过程是威胁电站安全运行的重要因素。文章以清原抽水蓄能电站为例,采用数值模型仿真计算的方法对水泵工况断电过渡过程数值模拟计算研究。仿真计算结果显示,各项指标均在在调节保证计算允许范围内,不会对电站的安全运行造成威胁。     

某抽水蓄能电站一管双机切泵试验分析

在抽水蓄能机组调试过程中,水泵断电试验是验证机组电气与机械性能的重要试验。以某抽水蓄能电站1号引水系统内的1号和2号机组为例,进行了一管双机切泵试验,测试并记录了机组的各项参数变化曲线,分析了水泵在断电过渡过程中不同测点的压力变化规律。通过对蜗壳进口压力和尾水管进口压力测值进行加窗傅里叶变换,确定了尾水管压力脉动的主要原因为管路共振。试验结果表明:各测点的压力均在调节保证值范围内,机组停机流程正确,各项电气与机械指标均符合设计要求。     

尾水管水位信号在调相压水过程中的影响

调相压水过程是抽水蓄能机组在水泵工况启动时,其工况转换过程中的一个重要组成部分。通过介绍华东桐柏抽水蓄能电站投产时机组在同步调相运行的压水逻辑自动控制流程,分析尾水管水位信号对机组在调相压水过程中的影响,以及调相压水控制逻辑的完善过程。