MATLAB在水轮机模型综合特性处理中的应用

利用MATLAB语言强大的数据处理和三维曲面绘图功能,提出了一种处理水轮机模型综合特性曲线的三维曲面的方法。将水轮机等效率线处理成空间曲面。对某大型水电站混流式水轮机模型综合特性曲线进行了上述处理,并运用等值线法还原为等效率线与模型综合特性曲线进行对比。对比结果表明,运用该方法生成的数据误差小、精度满足工程要求。该方法简单易行,物理意义明确直观,实用性强。     

基于Delaunay三角网剖分的水轮机综合特性曲线数据插值

对不规则的离散水轮机综合特性数据,通常采用几何方法来确定工况点特性数据,这将会产生数据的二重性。对此提出了基于Delaunay三角剖分的水轮机综合特性曲线数据插值方法。即首先将相异坐标单位的数据集的单位流量和单位转速映射变换到同一个坐标单位下的平面,然后应用Delaunay算法对转换后的离散数据进行三角网剖分,并通过三角形单元上的3次多项式对水轮机特性数据进行插值。实验结果显示由本文方法所得插值数据正确且唯一。     

基于主曲线方法的水轮机特性曲线的数值拟合

主曲线是用一维光滑曲线对数据集合进行信息抽取的一种方法,是第一主成分的非线性推广.通过分析传统回归方法在水轮机特性曲线数值拟合中存在的问题,提出了利用主曲线作为数学工具对水轮机特性曲线进行数值拟合.理论分析与实践表明,利用主曲线方法进行水轮机特性曲线的数值拟合,不仅拟合精度可以得到保证,而且对各种曲线可以用以投影指标为自变量的统一的数学表达式进行描述.该方法为水轮机特性曲线的数值拟合提供了一个新途径.     

刘家峡5号机组水轮机能量特性试验研究

水轮机能量特性试验是评价水轮机性能的重要指标,利用模型综合特性曲线通过相似理论换算所得的水轮机运转特性曲线是否能正确地反映原型机组的运行性能,是行业关心的一个重要问题。文中详细介绍了对刘家峡5号机组扩修前后进行水轮机绝对效率试验的研究情况,包括试验方法、标准、测量参数,误差分析,以及试验数据整理和分析,并对扩修前后的水轮机能量特性进行了对比分析,其结果对提高电厂及整个电网的安全经济运行具有一定的参考价值。     

水轮机特性的超曲面正交多项式最小二乘拟合

提出采用最小二乘拟合的方法进行水轮机特性数据处理。在数学上严格推导了三维空间乃至n维空间里的正交多项式最小二乘拟合算法。最后给出了用曲面拟合法对双调节水轮机特性进行数据处理的方法。     

小浪底水电站1号机组效率试验研究

水轮机效率试验是评价水轮机性能的重要指标,利用模型综合特性曲线通过相似理论换算所得的水轮机运转特性曲线是否能正确地反映原型机组的运行性能,是行业关心的一个问题。本文详细介绍了对小浪底水电站1号机组进行原型机组相对效率试验的研究情况,包括试验参数的测量方法,计算机测试系统的配置,以及试验数据整理和分析,并按照在试验水头下水轮机制造厂提供的运转特性曲线的效率最高值修正了电站给定的蜗壳压差流量系数。通过分析发现,修正后的87米水头下的实测效率线与水轮机制造厂提供的运转特性曲线不完全一致,其它水头下的特性曲线比较还有待进一步试验论证。     

水斗式水轮机模型试验与相似理论

本文对水斗式水轮机模型试验、数据整理、综合特性曲线以及相似理论与水斗式水轮机之间的关系等提出了新的认识。提出了对水斗式水轮机宏观控制参数的设计思想,并对水斗式水轮机性能和规律进行了分析探讨。建议比转速应为直径比所取代,并启用水斗式水轮机新铭牌。本文还对水斗式水轮机模型试验的前景作了历史的展望。     

径流式水电站水能的计算机辅助计算

从实用的角度提出了径流式水电站水能的计算机辅助计算方法。采用三次样条函数分段拟合水库特性曲线及水库上下游水位流量关系曲线；采用正交网络离散水轮机运转特性曲线，并利用二维Ｂ样条插值方法求解水轮机任意工况点的效率     

大型水轮机真机全水头段效率测试分析

介绍了混流式水轮机全水头段原型效率测试，得出了各水头下的实测水轮机效率曲线，绘制出全水头段的水轮机运转综合特性曲线，并将实测曲线与模型曲线进行了对比分析。     

计算机辅助水电站水能计算

本文从实用的角度提出了一种水电站水能计算的新方法,文中采用三次样条函数分段拟合水库特性曲线及水库下游水位流量关系曲线;采用正交网格离散水轮机综合特性曲线并利用二维B 样条插值方法求水轮机任意工况点的效率以及采用叠代法进行水能调节计算等方法.因而妥善地解决了水能计算中的三个关键问题.结果较为理想.通过黑龙江省宽河电站及法别拉电站水能计算的实践,结果表明:采用本文介绍的方法进行水电站水能计算.不仅计算速度快、精度高、而且能方便地进行多方案论证和比较,是一种行之有效的设计方法.     

水电机组调节系统建模与仿真研究

在Matlab／Simulink环境下建立与水轮发电机组及其调节系统实际相一致的仿真模型,能够准确的模拟机组的各种工况。其中水轮机模型以水轮机综合特性曲线为基础,采用曲线的方法来表示水轮机流量和力矩与其它参数之间的关系,引水系统采用弹性水击模型,论证了仿真模型的有效性和实用性。     

水轮发电机组振荡特性的简化分析方法

为了系统地研究水轮发电机组参数振荡特性及影响因素,为控制策略设计提供依据.提出一种简化分析方法.将水轮发电机组变量的运动归纳为两种基本运动形式:伪谐和运动和过阻尼运动,给出从仿真或实测数据提取运动参数建立运动模型的方法.结合实例进行仿真,建立机组变量运动模型,并分析机组参数、扰动强度以及初始工况对运动参数的影响.仿真结果表明,所提出的方法能获得机组变量运动的主导模式,对机组变量振荡运动的描述直观、有效.     

黄河万家寨水轮发电机组稳定运行的综合措施

通过对万家寨水轮发电机组真机测试数据的分析研究 ,发现该水轮机转轮叶片发生裂纹的主要原因是受现行水轮机选型原则的限制 ,该站部分水轮机在高水头下稳定性差 ,而同时转轮叶片出水边与上冠相接部位应力有较高集中所致。提出了为保证混流式水轮机高水头段的稳定性 ,应保证转轮叶片负压侧进口脱流线穿过最大水头的观点 ,并据此划分了水轮机的 3个运行区域 ,指导机组运行于稳定区 ,使转轮裂纹大幅度减小。同时通过对转轮采用补焊应力释放三角块的补强措施、机组动平衡试验、机组补气量试验、水轮机转轮泄压孔封堵试验等研究 ,为万家寨水轮发电机组的稳定运行提出了一系列的综合措施 ,其中部分措施已起到了作用 ,提高了机组运行的稳定性     

Matlab在水轮机模型辨识中的应用

介绍Matlab系统辨识工具箱的功能,对Matlab在水轮机模型辨识中的应用进行研究。结合抽水蓄能电站现场试验,基于并网发电运行、负荷随机波动激励下的200MW机组实测数据,运用Matlab系统辨识工具箱实现了数据预处理和模型辨识计算,得出了复杂输水系统下水轮机输出力矩与导叶开度间的传递函数模型,并采用先验知识检验、阶跃响应检验和残差白噪声检验3种方法对其进行检验。结果表明,辨识模型具有非最小相位系统特征,连续阶跃响应的现场实测结果与采用辨识模型的仿真结果在响应的各个阶段均相当一致,模型残差为具有99%置信度的白噪声,所得模型可靠。     

水轮机综合特性曲线BP神经网络拟合方法研究

针对目前水轮机综合特性曲线处理中存在的问题,介绍了一种采用BP神经网络的解决方法,其核心思想是将水轮机非线性特性转换为可用于实时仿真的基于神经网络的力矩和流量特性。论文首先介绍了该方法的整体设计思路和求解过程;随后详细说明了其具体细节和实现步骤:样本数据读取和延拓方法以及神经网络的选取原则、训练过程;最后结合实际水轮机给出了处理结果,并分析了误差产生的原因。本文的研究成果为水轮机综合特性曲线拟合提供了一种新的途径。     

改进希尔伯特–黄变换方法提取水轮机动态特征信息

常规的希尔伯特–黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)方法能较好地分析水轮机轴系信号,但经经验模态(empirical mode decomposition,EMD)分解后,在原始信号的低频区易产生虚假的内禀模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量,干扰特征信息的提取,引发误判。该文提出基于能量波动的改进HHT方法及其判别条件。该方法利用分量信号能量递减原则并设定判别阈值来跟踪筛选虚假分量。通过仿真信号对该方法进行了有效性验证,并以原型水轮机非最优工况下动态信号为例,进行了应用检验。结果表明,该方法具有良好的虚假分量识别能力,提取真实的水轮机特征参量,更加适合分析复杂而特殊的水轮机动态特征信息。     

大型轴流式叶片曲面的反求与重构建模

数字化模型是叶片式流体机械数字化设计与制造的基础,根据大型轴流式水轮机叶片的特点,提出了基于反求技术的大型轴流式水轮机叶片曲面重构方法。采用三坐标测量机测得叶片实体模型的表面数据,通过对点云数据进行平滑、精简处理,使用点云网格化、曲面特征提取,曲面分割及拟合曲面片的曲面重构技术,快速、精确地拟合出叶片曲面模型,提高了建模的精度和效率,为后续数字化设计与制造研究奠定了基础。     

高水头水轮机底环的刚强度研究

本文对高水头水轮机底环采用单独受力分析和联合受力分析的方法进行了有限元分析与对比,同时对底环进行结构优化和动态特性分析.     

基于遗传算法的水轮机调节系统最优参数整定

目前水轮机调节系统PID参数整定一般都是根据经验公式或现场反复试验获取,它往往不易获得最佳参数。文中应用遗传算法整定水轮机调节系统最优调节参数,避免了采用单纯形法容易陷入局部极小值的缺陷,且没有连续性和可微的限制,算法简单,同时,获得的调节参数优于根据传统公式整定的调节参数,性能指标良好,具有广泛的推广使用价值。