基于改进BP网络的轴流式水轮机调节特性仿真

为了获得水力机组在小开度、小流量工况点下非线性特性数据,利用改进BP网络与MATLAB神经网络工具箱相结合的方法,将已知的水轮机综合特性曲线数据与边界约束点相结合,经网络自动"学习"训练可获得低效区的流量延拓、力矩延拓仿真曲面。改进BP网络模型可以大大地提高水轮机综合特性曲线数据处理的效率与精度,是研究水轮机控制系统的一种新的非线性建模仿真模型。     

基于遗传算法与支持向量回归的水轮机综合特性建模研究

针对水轮机复杂的非线性特性以及水轮机调节系统仿真与分析所需的水轮机流量与力矩特性难以准确描述的情况,介绍了基于遗传算法参数寻优的支持向量回归水轮机综合特性建模。由已知的综合特性曲线、飞逸特性曲线得到离散数据,向导叶小开度区和低转速区数据进行合理延拓;利用具有很强全局优化搜索能力的遗传算法寻找支持向量回归(SVR)模型的最优参数,训练获得流量和力矩特性的SVR模型。仿真结果表明,与传统的BP神经网络模型比较,所提出基于遗传算法参数寻优的支持向量回归模型具有更高的精确度。     

基于BP神经网络的水轮机调节系统建模与仿真

采用BP神经网络对水轮机综合特性曲线进行处理,将水轮机非线性特性转换为可用于实时仿真的力矩和流量神经网络,可避免建立水轮机特性变量间复杂的函数关系式。将其应用于水轮机调节系统的大波动过渡过程计算,可使计算更为简洁,且由于曲面是光滑的且导数连续,更容易保证计算过程的收敛。建立的机组非线性模型更贴近实际情况,仿真试验表明应用效果良好。     

基于神经网络的轴流转桨式水轮机传递系数

建立水轮机数学模型是研究机组稳定性,优化机组运行的基础。工程实际中,对水轮机小扰动工况的研究多采用分段线性化模型,需要求取不同工况下水轮机的传递系数。然而,传统的求取方法计算量大,得到的传递系数数量有限且在轻载工况时误差较大。本文基于外特性法和神经网络求导,研究了轴流转桨式水轮机传递系数的计算方法。利用模型综合特性曲线、飞逸曲线以及边界条件,获取水轮机模型的原始数据,训练并得到反映水轮机流量特性和力矩特性的神经网络。对包含神经网络的数学表达式进行求导,推导传递系数的计算式,它是工况点的函数。最后,对比了该方法和曲线拟合法在一些工况点处求得的传递系数,分析了各自的特点。结果表明,本文提出的基于神经网络求导的水轮机传递系数求取方法精度较高,减少了计算量,且有利于全面的认识传递系数随工况的变化情况。     

轴流转桨式水轮机水力过渡过程计算研究

介绍轴流转桨式水轮机水力过渡过程计算的特点和方法,指出采用轴流式机组的水电站在过渡过程计算中应当注意的问题,并对蜗壳当量管的简化计算方法以及轴流转桨式水轮机过渡过程中力矩特性、流量特性、水推力特性的模拟方法进行了讨论。通过工程实例计算,得到了轴流式机组丢弃不同负荷时的机组频率、蜗壳和尾水管压力以及轴向水推力的变化过程,计算成果与工程实测成果具有很好的一致性。     

浅谈影响轴流转桨式水轮机稳定运行的若干因素

水轮机良好的运行稳定性是减少电站维护工作量、提高电站经济效益的关键。笔者结合以往水轮机设计实践经验,总结出影响轴流转桨式水轮机稳定运行的三大因素:水力因素、结构因素及电站运行条件因素,具体包括空蚀性能、压力脉动、水力矩、导叶与桨叶协联关系、结构设计、部件的刚度和强度、水质、电网稳定性等;阐述上述因素对轴流式水轮机稳定运行造成的影响,以及在轴流转桨式水轮机设计中采取的相应措施,可供电站轴流转桨式水轮机设计时借鉴。     

轴流式水轮机能量特性预测分析

采用数值计算方法研究轴流式水轮机的能量特性。计算模型建立在雷诺平均的Navier-Stokes方程的基础上，采用k-ε紊流模型,至水轮机流道内部流动进行三维紊流计算。计算不同的工况下机组的特性，绘制转轮在不同桨叶角度下的定桨特性曲线，在此基础上得出转轮的协联曲线及综合运转特性曲线，从而对机组的能量性能作用合理的判断。轴流转桨式水轮机运行效率较高的关键在于，其活动导叶和转轮桨叶之间具有最佳可调性能的协联关系。目前对协联线的绘制有包络线法和最高效率点法，采用何种方法值得进一步研究，针对具体电站机组，应该在最优效率区并偏重安全运行特性来绘制。     

基于CFD的水轮机叶片优化设计研究

以某水电站轴流转桨式水轮机为研究对象,对机组引水管道、蜗壳、固定导叶、活动导叶、水轮机转轮以及尾水管等过流部件进行实际尺寸三维建模,对水轮机进行全流道三维数值模拟,根据模拟计算结果对转轮叶片进行改型设计,并利用CFD以及转轮效率计算,验证了新叶片性能的提升。     

大藤峡大型轴流式水轮机参数选择

初步设计阶段选择大藤峡大型轴流转桨式水轮机参数时,采用多种统计公式计算、统计曲线进行对比分析,通过项目资料收集、向水轮机设计制造厂商征询等方法,确定水轮机比转速、单位流量、单位转速等模型参数;针对不同单机容量和左右岸布置不同机组台数的多个方案进行综合技术经济比选。在充分征询、分析研究和计算基础上提出推荐的水轮机参数。经过左岸三台机组招标定厂后,通过水轮机模型验收试验核定的真机参数与初步设计阶段推荐参数对比验证,得出大藤峡大型轴流转桨式水轮机参数选择合适可行的结论。     

基于桨叶调节的轴流转桨式水轮机模型飞逸数值模拟

为了研究不同桨叶启闭规律对轴流转桨式水轮机飞逸过程的影响,采用三维非定常数值方法模拟了5种桨叶控制方式下的轴流转桨式水轮机模型飞逸过程,对比分析了转速、流量、力矩和压力脉动等参数随时间变化特性及桨叶表面压力分布和尾水管内流场演变规律。结果表明:以桨叶静止工况下的最大逸速为基准,在±10°内启闭桨叶对最大逸速影响范围为-6.6%~5.0%;在飞逸过程中打开桨叶会加剧外特性参数波动,尾水管中心部最大负压值可达初值的2.86倍,产生的偏心螺旋涡带诱发强烈低频脉动,不利于机组稳定;关闭桨叶可降低水流流速,减小压力脉动及改善尾水管流态,但需探究合理关闭方式以避免过大的转速最大上升值。     

轻桨式水轮机采用补入压缩空气的方法减轻机组振动

轴流转桨式水轮机轮叶随导叶开度变化而变化,在一定导叶开度范围内,导叶与轮叶保持协联关系。当导叶开度使机组流量减小至设计流量的1/3以下时,轮叶不再随导叶关小而关小,进入定桨区域范围。此时,机组会出现气     

轴流转桨机组水力过渡过程中的轴向水推力研究

轴流转桨式机组水力过渡过程中出现的抬机现象会直接危及电站的安全稳定运行。本文通过对轴流转桨式水轮机轮叶的受力分析,根据瞬态旋转水力矩推导出轴向水推力计算模型,并将计算模型应用于草街水电站的过渡过程计算中,研究了防抬机的工程措施。     

转桨、PID、弹性管路和双调压井的综合稳定临界

考虑了长引水隧洞的管流弹性、双调压井布置、轴流转桨式水轮机桨叶和导叶的协联、PID调速器的微分整定等因素,导得了能反映综合影响的调节稳定临界曲线统一算式。并用来对有长引水隧洞混流式水轮机(带有和不带有调压井)、较短引水隧洞转桨式水轮机(带有和不带有调压井)、长引水隧洞混流式水轮机(上下游均有调压井)的五个水电站作了计算示例。可供水电站设计者和运行者处理调节稳定问题时参考。     

电站运行大课堂

二．水轮机的主要类型与工作特点 1．水轮机的类型 水轮机可分为反击式和冲击式两大类。反击式水轮机包括混流式水轮机（HL）、轴流定桨式水轮机（ZD）、轴流转桨式水轮机（ZZ）、斜流式水轮机（XL）、贯流定桨式水轮机（GD）和贯流转桨式水轮机（GZ）六种型式。     

电站运行大课堂

二、水轮机的主要类型与工作特点 1.水轮机的类型 水轮机可分为反击式和冲击式两大类.反击式水轮机包括混流式水轮机(HL)、轴流定桨式水轮机(ZD)、轴流转桨式水轮机(ZZ)、斜流式水轮机(XL)、贯流定桨式水轮机(GD)和贯流转桨式水轮机(GZ)六种型式.     

大藤峡水利枢纽左岸厂房巨型轴流转桨式水轮机设计

大藤峡水利枢纽左岸厂房安装3台单机容量200MW轴流转桨式水轮发电机组,是目前我国自主研发世界单机容量最大的轴流转桨式机组,国内同类型的工程经验较少,设计、制造和安装难度大。为确保机组安全稳定运行,做好水轮机设计极为重要。在总结分析历史上大型轴流转桨式水轮机设计、制造、安装和运行中曾经出现各种问题的基础上,采取经典计算和有限元分析相结合进行强度计算,对水轮机进行了初步模型试验、同台复核试验以及模型验收试验,进一步验证了设备性能符合合同要求,克服了威胁机组安全稳定运行的主要问题。     

水电站动力装置过渡过程的微机数字仿真系统

本文介绍的水电站动力装置过渡过程数字仿真系统是建立在Apple-Ⅱ微型计算机操作管理系统和水轮机综合特性数据库之上的一个应用软件系统。它包括数据的平滑与拟合程序;水轮机初步设计中的调节保证计算程序及蜗壳设计;辅助设备选择计算程序;混流式、轴流转桨式、轴流定桨式水轮机及国内外常见     

轴流转桨式水轮机装置甩负荷过渡过程的合理控制方式

本文提出了轴流转桨式水轮机装置甩负荷过渡过程的一种合理控制理论与方式,经装有轴流转桨式水轮机的水电站现场试验证实,采用这一控制方式可以显著改善轴流转桨式水轮机装置甩负荷过渡过程的动态品质;大幅度降低水轮机蜗壳水压上升值与机组转数上升值;从而给水电建设带来重大的经济效益。     

全电动中小容量斜流式水轮机的系列化

本文介绍日本三菱重工与中部电力公司共同研究开发的中小容量斜流转桨式水轮机转轮叶片操作用电动接力器,通过制作样机进行验证试验,完成了全电动中小容流斜流式水轮机的系列化。本研究成果还可推广应用到其它转桨式水轮机的电动化,如轴流转桨式水轮机和贯流转桨式水轮机。     

纪村水电站机组效率试验与效率在线监测系统建立

纪村水电站水轮机组是运行超过30a的轴流转桨式机组,为提高机组性能,对2台机组进行绝对效率试验。文中重点介绍了效率试验的方法和成果,求解了轴流转桨式水轮机导叶开度与桨叶转角的最优协联关系,以提高机组运行效益。采用多声路超声波流量计建立了机组效率在线监测系统,以加强机组实时状态监视,充分挖掘旧机组潜力,为指导水电厂经济优化运行提供了可靠的技术资料。