引水发电系统中多室连通调压室水位波动研究

本文研究了设置上、下游调压室的引水发电系统中多室连通调压室的小波动稳定问题和调压室涌波计算,给出了这种系统的小波动稳定条件和涌波计算数学模型,并附有计算实例。     

设置气垫式调压室的引水系统研究

本文研究了上游设置气垫式调压室,下游设置常规调压室的水力系统波动稳定问题,给出了这种系统的波动稳定条件和调压室水位波动计算方法,并附有算例,以示方法的应用。     

双机共尾水调压室系统的调节品质分析

双机共尾水调压室是水电站引水发电系统中一种常见的布置形式,存在尾水调压室水位波动和水力干扰问题.结合双机共尾水调压室系统的实际算例,建立相应的数学模型,进行小波动和水力干扰情况下的稳定性和调节品质分析.计算分析表明,周期较长衰减较慢的尾水调压室水位波动会影响运行机组的调节品质,主要表现为调节时间较长.     

水电站气垫式调压室调节保证设计仿真计算

气垫式调压室是一种性能优越的涌浪控制及防止水力振动调压方案,与常规调压室相比具有投资低,工期短,利于环保等优势。调节保证设计是评价水电站气垫式调压室输水发电系统技术经济合理性的重要研究内容之一。本文以西藏地区某水电站为例,开展了水电站气垫式调压室大波动、小波动调节保证设计仿真计算,分析了主要控制参数变化规律,根据计算结果对输水发电系统安全性和各项调节保证设计参数作出评价。     

气垫式调压室临界稳定气体体积研究

借助开敞式调压室稳定理论建立的气垫式调压室临界稳定断面面积,其与气室气体高度相关,两者构成封闭气室体积。为摸清气垫式调压室水位波动稳定性与断面面积和室内气体体积关系,核实影响水位波动稳定的决定因素,通过分析"引水道-气垫式调压室"系统小波动稳定条件,发现其小波动稳定性与断面面积和室内气体体积均有关联,证实在满足结构、布置、施工等要求的"体积最小化条件"下,其小波动稳定性主要受室内气体体积影响,气垫式调压室临界稳定断面面积概念不准确,气垫式调压室不必局限于等面积体型。据此提出了气垫式调压室"临界稳定气体体积"及相应体型优化设计思路,建立了临界稳定气体体积计算公式,按照严格的求导判定法则分类分析确定了计算参数的取值,针对不同用途导出了多种实用计算公式。     

新疆下坂地电站水力过渡过程计算

介绍利用程序进行水电站水力过渡过程计算。通过对下坂地水电站的调压室涌波计算、调节保证计算以及调节系统的稳定分析，确定调压室的型式和尺寸、推荐调速器主要参数整定值、提出了调节保证计算成果，并得出结论电站即使孤立运行也能满足小波动稳定性要求，为电站及引水系统的设计提供了依据     

水电站气压式调压室系统小幅度波动的稳定条件和过渡过程

气压式调压室可以设置在覆盖深,岩性好的地段,其布置不受地形条件的影响,可以节省工程量,获得经济效益,国外有成功使用气压调压室而得到巨大经济效益的实例。气压式调压室的稳定断面较大。本文从实际情况出发,提出采用双气压式调压室,以减少单个调压室的水平横断面积。文中建立了双气压调压室的波动微分方程,论证了波动稳定的条件及其一般性。说明了上游双园筒式调压室系统,上游一个园筒式调压室与一个气压式调压室相串联的系统,上游单园筒式调压室,上游单气压式调压室诸情况均属本文特例,它们均临界稳定条件均包含在所导出的(13)式中,(13)式是托马条件的推广。还结合具体的算例讨论了影响波动稳定的各主要因素。指出:局部水头损失和调压井的位置对稳定区域和临界稳定断面的影响是重要的。本文还利用电子计算机方法给出了双气压式调压室、水轮机、调连器系统的调节过渡过程,并分析了调速器缓冲时间常数T_d,缓冲强度b_t以及调压井断面积对小幅度调节过渡过程的影响。计算机方法计算结果与临界稳定条件基本一致。     

下游流量水位关系边界条件对水电站过渡过程调保参数的影响

本文通过理论推导,数值计算和工程实例,分析了下游流量水位边界条件对过渡过程的影响。结果表明对于设置尾水调压室的电站,流量水位边界条件减小大波动过程中调压室涌浪值,对其他调保参数极值由于调压室的缓冲作用影响很小。考虑流量水位边界条件时减小调压室的稳定面积,提高小波动调节品质,按恒定水位的边界条件计算是安全的。而对于没有设置尾水调压室的水电站,尾水位的波动直接影响尾水管进口压力值,使该值减小,按恒定水位计算是偏于危险的。     

带调压室水电站调节品质的分析

带调压室水电站发生负荷扰动时,其机组频率波动可分为主波和尾波,调压室水位低频振荡所引起的尾波是影响调节品质的主要因素.本文建立了机组频率的尾波波动方程,推导了调节品质域的计算公式,分析了调压室面积及调速器参数对调节品质的作用.研究表明:调压室面积越大调节品质越好;增大调速器参数对调节系统的稳定性有利,但恶化了系统的调节品质.     

含明渠尾水系统小波动调节稳定性分析

考虑明渠水位波动的影响,建立含尾水明渠水电站小波动调节线性化的空间状态数学模型,并转化为传递函数的形式,利用霍尔维茨稳定判据,分析尾水明渠水位波动对调节系统稳定域的影响。研究表明:尾水明渠对不带尾水调压室的电站稳定域影响不大,明渠长度和初始水深对带尾水调压室稳定域有明显的影响,考虑尾水明渠水位波动对调速系统小波动稳定有利。     

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。     

计及管道特性的调压室三维流场计算研究

本文对两侧各接有较长管道的调压室系统实现了管道特征线法和调压室三维非定常流动的联合计算,即建立了联合计算模型,其调压室底部与管道连接处通过迭代计算而获得有机衔接。将其结果与建立在一维压力平衡原则基础上的调压室（一维）模型的计算结果进行比较,在一维模型孔口阻尼取值合适时,两者计算结果有很好的一致性。验证了用调压室一维模型来描述调压室的动态特性,有较好的准确度。但混合模型的计算结果能反映调压室孔口等部位的结构形式对流动的影响,从而使结果能更基础地显示调压井真实的动态性能。     

电站引水系统面向对象的非恒定流建模与应用研究

目前,对水电站引水系统过渡过程的研究主要是采用实验和数值计算,而数值分析方法主要是基于特征线法,采用面向过程的程序设计方法.本文采用基于面向对象的程序设计方法,建立了水库、压力管道、调压室以及水轮机等各单元的计算模块,并采用封装技术,建立了电站引水系统非恒定流交互式视化模型.采用本模型对水电站引水系统过渡过程进行了模拟计算,计算结果与试验成果一致.在各种甩负荷和增负荷工况下,调压室水位波动计算值与试验结果最大相对误差小于3%,表明本文所建可视化模型可以代替传统的数值计算模型,并具有直观、经济等优点.     

基于水电站调节品质的调压室设置条件探讨

调压室设置条件是水电站初步设计的重要判据之一.本文在刚性水击的前提下,推导了基于文献[11]的最优调节品质条件下的机组转速波动方程,得出机组转速波动特征参数计算表达式,继而从理论上推导出满足调节品质的调压室设置判别式.在推导过程中得出机组转速波动幅值仅与Tw/Ta有关,衰减度为定值,进而说明水电站调节品质主要由Tw/Ta值决定.最后结合工程实例与其它调压室设置判据进行对比分析,得出中、高水头水电站是否设置调压室的允许Tw值由调保参数来决定;而低水头水电站的允许Tw值则由水电站调节品质来决定,同时还得出水电站满足调节品质比满足稳定性要求更严格.     

连接管长度对调压室稳定面积和小波动调节品质的影响

调压室是保证水电站运行稳定性及调节品质的设施,托马公式为调压室尺寸设计的重要依据,其没有考虑调压室内的水流惯性。对于设置了长连接管的高水头电站和抽水蓄能电站,连接管内水流惯性较大,对调压室稳定面积和小波动调节品质均有影响。本文通过理论推导,数值计算和工程实例,证明了考虑调压室长连接管内的水流惯性能够减小调压室的稳定面积,有利于提高小波动的调节品质,得出设计中不考虑连接管内的水流惯性是偏于安全的。     

尾水调压室尺寸对水电站小波动过渡过程的影响研究

带有调压室的长引水式电站,由于机组负荷出现微小变化等原因会导致出现小波动过渡过程,小波动过渡过程是否稳定,直接关系到过渡过程品质的好坏,涉及到电站安全及供电质量。当出现微小扰动时,若调速器可将该扰动状态恢复到初时段的稳定状态或是在规范允许的范围内波动时,则系统稳定;若调节过程中系统一直处于振荡状态,则系统不稳定。在分析过程中,调压室作为水电站输水系统上的主要建筑物,其断面尺寸对输水系统小波动过渡过程的影响研究尤为重要。     

长引水隧洞水电站小波动过渡过程影响因素研究

结合锦屏二级水电站工程实例,通过数值计算分析长引水隧洞水电站小波动稳定性影响因素.研究了机组空载时的小波动稳定性.以及阻抗式调压室阻抗孔面积、阻抗孔损失系数和引水系统糙率对于小波动稳定的影响.研究结果表明:空载时小波动稳定性满足设计要求;减小阻抗孔面积对于提高小波动稳定性十分有效:小波动稳定性对于阻抗损失系数敏感性较低;引水隧洞糙率对于小波动稳定性有较明显影响,需慎重选择引水管线方案.     

水电站水力过渡过程仿真计算的工程应用

本文主要针对黄河拉西瓦、汉江毛坝关水电站工程,在物理模型试验资料的基础上,对水电站的水力过渡过程的仿真计算作了验证,验证计算方法和参数选择的合理性,并率定计算参数.得到调压室最高/最低涌浪水位、蜗壳及岔管断面最大/最小水锤压力、机组最大飞车转速以及它们的变化过程线.在钻根水电站和扎古录水电站的调保计算中,计算了引水隧洞、压力钢管最大/最小水压力包络线、小波动和水力干扰下的发电频率摆动机组稳定性分析等成果.采用Fluent软件模拟某瞬间调压室内的三维流场,动态地显示了调压室水位波动情况.     

基于KBM法的气垫式调压室涌波显式解析解研究

调压室涌波计算是水电站引水系统设计和优化的重要内容。为解决现有调压室涌波隐式计算公式应用困难、显示计算公式通用性差等问题,本文通过建立统一的气垫式调压室室内气体体积与水位关系,考虑过渡过程流量变化状态和系统阻力、阻抗作用特点,推导出对各种体型均适用的气垫式调压室水位涌波方程,分别以稳定终了、初始稳定时刻为基准,采用KBM渐近法求得其水位涌波及相关极值的显示解析计算公式,并分析了不同基准的公式误差。这些公式求解方便,其中以稳定终了为基准的公式计算误差可控制在1%以内,且对各种体型的气垫式调压室及开敞式调压室均适用。     

弹性模型下基于稳定性的水电站调压室设置条件

调压室设置条件是水电站初步设计的重要判据之一,引水道较长的电站水流弹性对设置条件有明显影响。本文根据模型的频域特性简化了水击弹性模型,运用拉普拉斯变换理论建立水电站运行稳定性的数学模型。根据霍尔维之稳定性判据推导出简化弹性水击方程下基于稳定性的调压室设置判别条件。并给出了不同调速器参数下的稳定边界,探讨了波动发散程度与水流弹性的关系。通过对数学模型的主导极点分析,求解出转速波动的简化解析表达式,并与数学模型数值计算结果对比,验证了其正确性。根据解析表达式进一步推导出满足不同调节品质的调压室设置判别条件。结合工程实例,得出了考虑弹性时的最大水流惯性常数,对比先前的判别条件可得出水流弹性的重要影响。