相继甩负荷间隔时间与尾水管进口压力最小值的内在联系研究

为探求相继甩负荷间隔时间与尾水管进口压力最小值之间的内在联系,针对双机一洞布置型式的抽水蓄能电站,基于瞬变流理论和特征线法对相继甩负荷工况水力过渡过程开展数值模拟,分析了相继甩负荷工况下机组流量变化率和运行轨迹与尾水管进口压力最小值之间的联系。结果表明,存在某一最不利相继甩间隔时间使得两台机组第一波流量变化率的时域不同步程度达到最大,则对应的尾水管进口压力达到最小,且此时先甩和后甩机组运行轨迹点分别在特性曲线反S区上弯点和下弯点。研究结果可为抽水蓄能电站尾水管进口压力极值计算提供参考。     

尾水主洞长度对抽水蓄能电站尾水管进口最小压力的影响

针对采用"一洞两机"布置形式的无尾水调压室抽水蓄能电站,基于瞬变流理论与特征线法,对实际工程进行数值模拟,分析了不同尾水主洞长度对相继甩负荷工况下尾水管进口最小压力影响的内在机理。结果表明,尾水主洞的增长对尾水管进口最小压力不利,但随着尾水主洞长度的增长,尾水管进口最小压力先减小后增大再减小;随着尾水主洞长度的增长,先甩负荷机组和后甩负荷机组均有可能是引水发电系统出现尾水管进口最小压力的不利机组,整体来看,先甩负荷机组尾水管进口最小压力先减小后增大,后甩负荷机组尾水管进口最小压力先增大后减小。     

含引水和尾水明渠输水的水电站过渡过程分析

鉴于无压明渠的水力特性直接影响含明渠引水式水电站的过渡过程和运行控制,结合有压输水系统的特征线法,采用明渠瞬变流分析的特征隐式格式和相应的边界条件,构建含非自动调节引水明渠、压力前池、尾水池和尾水明渠的引水式水电站的过渡过程分析模型,研究了明渠流水力特性对水电站过渡过程和稳定性的影响。结果表明,在大波动过渡过程中,明渠流水力特性对机组蜗壳进口内水压力和转速极值的影响很小,而尾水渠水力特性及尾水池最低涌波水位决定了尾水管进口的最小内水压力;考虑明渠瞬变流特性的影响,水力干扰下受扰机组的调节品质变化较为明显,而水力-机械系统小波动调节品质变化较小。     

引水道布置对抽水蓄能电站尾水管最小压力的影响

针对抽水蓄能电站引水道布置对机组尾水管最小压力的影响较大,在相继甩负荷工况下尤为明显的问题,采用特征线法研究了尾水道分别为单洞单机和一洞多机布置形式时,机组上游侧引水道布置在相继甩负荷工况下对尾水管最小压力的影响,以及机组相继甩负荷最危险间隔时间点。结果表明,单洞单机布置情况下,当引水道岔点位置向上游侧移动时,尾水管最小压力将出现大幅增长;而一洞多机布置时引水道岔点位置对尾水管最小压力的影响不显著,由此提出了有利于改善尾水管最小压力的布置形式。     

调压室对尾水隧洞明满流水力过渡过程影响研究

水电站水力过渡过程计算中,明满流现象一直是仿真模拟的难点。针对某大型水电站发生过渡过程时尾水隧洞中出现的明满流现象,采用数值模拟方法,研究了设置尾水调压室后,尾水隧洞明满流过程对机组尾水管进口最小压力及机组一次调频性能的影响。结果表明,尾水调压室可在一定程度上削减明满流对机组运行的干扰,同时尾水洞中的明满流又可减少调压室水位波动幅值,二者的合理搭配改善了尾水系统过渡过程品质,可为发生眀满流现象的水电站尾水系统设计提供借鉴。     

输水洞径对可逆式机组相继甩负荷尾水进口压力影响

针对1洞多机抽水蓄能电站水力机组过渡过程调节保证计算中相继甩负荷对尾水进口压力的影响问题,通过对某抽水蓄能电站输水系统洞径组合的比选,得出不同甩负荷形式对尾水进口压力影响程度不同,先甩N-1台机组、后甩尾水管道最长的1台机组尾水进口压力最危险;不同输水系统洞径对改善尾水进口压力的影响程度也不同。     

尾水闸门井对水电站过渡过程的影响

通过理论分析和数值计算,研究了尾水闸门井的面积和位置对过渡过程的影响,得出尾水闸门井对大波动的尾水管进口最小压力有较明显的改善,但对小波动过渡过程稳定性带来不利影响的结论。     

尾水支管长短对相继甩负荷尾水管进口最小压力的影响

抽水蓄能电站相继甩负荷过程中两台机组的流量相互影响,尾水支管长短对尾水管进口压力的影响很大。通过理论推导结合对实际工程的数值模拟,分析了后甩机组尾水支管长短对相继甩负荷后甩机组尾水管进口最小压力的影响。结果表明,机组流量变化率大小决定尾水支管长短对自身机组尾水管进口最小压力的影响程度,与同时甩负荷相比,相继甩负荷后甩机组的尾水管进口最小压力对自身机组尾水支管长短更敏感;固定上、下游岔点位置,移动机组使其靠近下游岔点,可减小尾水支管水流惯性、增大相继甩负荷尾水管进口最小压力,该措施可代替降低机组安装高程的方法。     

变顶高尾水系统小波动过渡过程稳定性分析研究

从水力学、水轮机、调速器的基本方程出发，推导了变顶高尾水系统小波动过渡过程的基本方程，并对其进行分析与求解。以某电站为例，探讨了变顶高尾水系统小波动过渡过程的基本规律。结果表明：建立的数学模型和方程是合理的，从而使变顶高小波动稳定计算更为简便。     

超高水头水泵水轮机甩负荷导叶关闭规律分析

为研究导叶关闭规律对超高水头水泵水轮机甩负荷的影响,以敦化电站为例,定性分析了超高水头大容量高转速蓄能机组的过流特性;在过流特性曲线分析的基础上,采用一段直线、延时直线及传统两段的三种导叶关闭规律对该电站进行大波动过渡过程计算分析。计算结果表明,关闭规律的选取对过流特性的依赖性强,该特性对过渡过程各参数值的影响较大;延时直线关闭可有效降低蜗壳进口压力,虽机组转速会小幅度上升,但在可控范围内,对尾水管进口最小压力没有积极作用;两段关闭中折点位置和时间的选择在平衡蜗壳进口压力和尾水管进口压力方面很关键。研究成果对高水头蓄能电站导叶关闭规律的选择具有借鉴意义。     

多机一室长廊型调压室水力过渡过程数值仿真研究

基于调压室基本方程和结构矩阵法,构建了典型的多机一室长廊型调压室—三联调压室水力过渡过程计算的恒定流模型和瞬变过程模型(简称三联模型),并基于工程实例,针对典型工况,分别采用简化模型和三联模型进行过渡过程计算。结果表明,简化模型和三联模型计算所得的蜗壳末端最大压力、机组转速最大上升率和调压室极值水位基本一致,而尾水管进口最小压力有一定的区别;采用三联模型可较好地反映恒定流状态下阻抗孔口之间的水体流动及过渡过程中尾水管进口压力的变化情况;过渡过程计算中阻抗系数取值允许一定的误差,并不会对尾水管压力和调压室水位的变化产生较大影响。     

加压导向管喷动流化床部分气化炉颗粒循环倍率的研究

以宽筛分的灰渣和2种不同粒径的窄筛分玻璃珠为实验原料，对加压导向管喷动流化床部分气化炉内颗粒循环倍率进行了试验研究。提出了导向管喷动流化床颗粒循环倍率和床内压降理论关系，分析了环形区的充气量在不同系统压力、导向管位置和喷动管直径对颗粒循环倍率增加因子的影响，在此基础上提出了预测颗粒循环倍率增加因子的试验关联式。结果表明：环形区充气后不仅改善了环形区的气固接触，而且显著增加了环形区和喷动区的颗粒交换，有利于床内气固非均相反应的进行。图10表1参10     

导流管喷动床流体动力特性的实验研究

对以小米为物料的常规喷动床及导流管喷动床全床压降随表观气速变化规律进行了实验研究．结果表明，与常规喷动床相比，导流管喷动床不仅最小喷动速度、操作压降和最大压降均大幅减小，而且夹带高度较小时会在达到稳定喷动之前发生有利于操作的不稳定喷动现象．此外，导流管喷动床的流体动力特性受料床高度影响不大，但受导流管内径和夹带高度的影响显著．最后，依据实验结果提出了导流管喷动床最小喷动速度的关联式．     

消力池渐变段体型对消能效果的影响

针对黄金坪泄洪洞消力池受地形地质条件的限制,消力池长度明显不足、水跃跃首流态较差、消能效果不理想的问题,通过水力学模型试验,调整优化了泄洪洞出口跌坎高度、挑角及坡度体型,并观测了消力池水流流态、水面线、临底流速、底板压强、出口流态和流速等水力特性指标。结果表明,与原设计方案相比,调整体型后的消力池流态得到了很好地控制、消能效果增强,消力池出池水面跌落和流速均有所减小,各项水力学参数指标满足设计要求,通过体型优化实现了在原有消力池长度条件下改善流态和增强消能的目的。     

灯泡贯流式水轮机在小流量工况下的内流特性分析

为了研究灯泡贯流式水轮机在小流量工况下的内流特性,以某水电站贯流式水轮机为研究对象,利用RNG k-ε湍流模型对全流道进行数值计算,分析在小流量工况下尾水管恢复系数和全流道流动情况,并定量分析水轮机部分过流部件的压力脉动情况。结果表明：在小流量工况下当电站水头和导叶开度不匹配时,尾水管的恢复系数减小,当尾水管恢复系数减小2%~3%时,机组效率降低1%;受转轮主流区和尾水管死水区的相互作用,在尾水管边壁会形成漩涡结构,有明显的回流且在边壁存在高速流体;在小流量工况下,机组主要受低频压力脉动影响,转轮进口处的主频是由在转轮转动和导叶提供机组环量时产生的,在尾水管中主要受频率为0.2 Hz的低频压力脉动影响,压力脉动系数沿尾水管出口方向依次增大,最大为1.75%。