大型蓄能机组运行稳定性分析

以惠州蓄能水电厂#3蓄能机组为例,选取了机组SR(空载)工况和分别带50、70、90、110、130、150、170、190、200、220、250、300MW负荷等13个运行工况,通过现场实测520、529、540m三个毛水头下机组在各运行工况下振动、摆度及水压力脉动的变化规律,将机组的运行工况划分为小负荷振动区、涡带工况区及大负荷稳定运行区3个运行区,确定了机组在不同毛水头下的振动区范围,进而将蓄能机组振动区定为SR工况～170MW。     

水泵水轮机“S“特性对机组水头低时发电影响及对策分析

介绍了水泵水轮机“S”特性并从理论上分析了其形成的原因。由于活动导叶与固定导叶的共同作用,抽水蓄能机组水头低时发电,导叶异步开启时,进入转轮前部分水流的流速得到了提高,并高于导叶同步开启时进入转轮前水流的流速。从而有效地改善了对应空载工况点处的“S”特性,解决了水泵水轮机“S”特性此时对机组运行的不利影响。并结合实例进行了分析。     

抽水蓄能机组无接触式蠕动检测装置研究

水蓄能机组水头较高,主阀、导叶有较大漏水,在静止状态时容易发生蠕动,使机组长时间低速转动而导致烧瓦,影响机组的安全正常运行。根据抽水蓄能机组的特点,设计了抽水蓄能机组无接触式蠕动检测装置,克服了传统机械－触点检测方法触点动作不灵、易产生磨损的缺点,可广泛用于抽水蓄能机组的蠕动检测。     

抽水蓄能机组调速器双微分通道的PID控制算法

抽水蓄能机组在低水头下启动运行时,受水泵水轮机“S”形特性的影响,空载工况下机组的单位转速相对较大,很容易进入反水泵工况区,导致不稳定运行。为了提高低水头下抽水蓄能机组的空载运行稳定性,在现有PID调节器的结构上增加了一个微分通道,研究了采用双微分通道的PID调速器控制算法。仿真计算证明,采用双微分通道进行调节,调速器微分环节在较宽的调节范围内都起作用,有效减小了抽水蓄能机组“S”形特性的影响,提高了机组在低水头空载时的稳定性。     

信息

正国产首台700 m以上水头抽水蓄能机组投入试运行5月15日,吉林敦化抽水蓄能电站1号机组顺利进入15天考核试运行,这标志着东方电气集团东方电机有限公司自主研制的国内首批700 m级超高水头、高转速、大容量抽水蓄能机组取得了重大里程碑成果。该电站1号机组于3月18日一次启动成功,3月29日成功抽水,4月16日完成甩100%负荷试验,5月13日完成试运行前所有试验。在试运行过程中,振动、摆度、瓦温及噪音等关键指标均完全满足精品机组要求,稳定运行时各部导轴承摆度均小于0.1 mm。     

水泵水轮机“S”特性区的流动机理及研究进展

水泵水轮机作为抽水蓄能电站中实现能量转换的核心部件,也是抽水蓄能技术国产化过程中的关键。本文介绍了水泵水轮机近几十年国内外的研究发展现状,针对水泵水轮机由于结构的特殊性在"S"特性区内低水头运行时常发生机组并网困难或者在甩负荷过程中水压异常上升的问题,通过描述"S"特性区的形成机理并从形成机理、设计方法、研究方法和流道内部不稳定流动特性等方面入手分析了现有相关研究中存在的问题,总结了"S"特性区对抽水蓄能电站的不利影响及其相对成熟的预开导叶法,并且认为今后的研究重点为优化水力设计。     

抽水蓄能机组水泵工况停机策略优化研究

鉴于抽水蓄能机组水泵工况停机断电控制策略的制定受水、机、电等因素影响,以黑麋峰电站为例,分析了机组不同水头下水泵工况停机过程中,不同导叶开度断电条件下过渡过程的特性、停机过程机组振动/摆度和压力脉动等关键测点的稳定性参数变化,并对比了水泵工况停机过程与开机过程抽水调相转抽水工况下稳定性参数的差异,结合机组GCB特性确定水泵工况停机过程断电的最佳负荷和导叶开度,优化水泵工况停机策略,实现过渡过程、稳定性与GCB电气寿命指标最优。优化后的水泵工况停机策略能够保证机组安全运行,且停机断电负荷满足相关行业标准。     

某抽水蓄能机组振动趋势预测研究

振动是影响抽水蓄能机组正常运行和危害机组寿命的主要故障.本文对某250MW抽水蓄能机组异常振动开展理论预测研究,并基于ARMA方法建立机组振动趋势预测模型,实现对机组上导轴承及上机架的振动趋势预测.结果表明,振摆预测数据和实际数据接近,预测误差均在10％以内,能够有效预测机组振动趋势,可为保证机组旋转过程中的稳定性及故...     

大型混流式水轮机低水头运行振动特性研究

基于机组安稳运行和调度的需要,有必要研究大型混流式水轮机在低水头运行区的振动、空蚀及疲劳等特性,从而在保证调度需求的同时,通过采用合理控制方式避开不利于机组长期运行的区域。以猴子岩水电站#2机组为例,根据电站机组形式及调度运行需求,采用多种测量方法综合分析其在低水头工况下的全负荷区的振动原因及特征,并提出了大型混流式水轮机低水头运行的一般振动特征。研究成果可用于指导工程实践。     

基于综合运行特性模型的某抽水蓄能机组发电工况运行区域划分

为科学划分某抽水蓄能机组在发电工况下的运行区域,考虑水轮机效率、机组稳定性及噪声等工况特征指标建立了机组运行综合特性模型,分别在低(310m)、中(320m)、高(330m)特征静水头下进行现场水轮机效率、机组稳定性和噪声试验,每个水头下的试验工况包括了发电工况下从空载到额定负荷间阶梯式选取的13个负荷工况。以水轮机效率、机组稳定性及噪声等测试数据为基础,依据主机合同技术规范中的相关要求将试验机组在不同试验水头下发电工况的运行区域划分为《水力发电厂和蓄能泵站机组机械振动的评定》中推荐划分的A区(高效稳定区)、B区(过渡限运区)、C区(强振禁运区)。研究成果为电网调度中心合理制订该机组在发电工况的负荷计划提供了依据。     

灯泡贯流式机组的状态监测与故障 诊断系统设计

灯泡贯流式水力组以其可利用水头资源丰富,机组效率高等优势,广泛应用于我国中、低水头电站领域。但由于其自身结构的独特,时常导致机组在运行过程中出现非正常振动现象,威胁机组的正常运行。从其自身结构特点入手,针对灯泡贯流式机组的常见振动故障,进行测点重新布置,设计并搭建了机组振动监测与故障诊断平台,最后,对黄河河口电站的部分振动故障进行了分析,总结。     

基于精细化模型的抽水蓄能机组低水头开机多目标优化

为提高抽水蓄能机组运行于水轮机工况时低水头开机的控制品质,提出了一种基于精细化模型的抽蓄机组低水头开机多目标优化策略。首先,充分考虑过水系统、水泵水轮机、液压执行机构等机构非线性,建立抽蓄机组调节系统精细化模型。在此基础上,针对机组转速上升时间和转速超调量双目标,引入多目标人工羊群算法(MOASA)对两段式导叶开启规律进行多目标优化,得到Pareto最优解集,并对优化结果进行仿真试验。仿真结果表明,提出的开机规律多目标优化策略能有效地抑制机组深入反"S"区域,优化结果可为抽蓄电站的安全稳定运行提供决策支持。     

瞬变负荷蓄能发电机组设计

针对蓄能发电机组设计中诸如多段轴系回转精度、公共底座振动、机组起动等设计难点问题,通过参照常规设计并利用先进的仿真分析结合试验经验的手段,对蓄能机组进行了优化设计。实际应用表明:所设计的蓄能机组运行可靠,性能良好,可满足瞬变负荷用电需求。     

某抽水蓄能电站~#2机组运行稳定性分析

为掌握某抽水蓄能电站~#2机组的运行稳定性情况,分别在310、320、330m水头下对该机组进行现场稳定性试验,每个试验水头下的试验工况包括了发电工况下从空载到额定负荷间阶梯式选取的13个负荷工况及抽水工况,分析了机组在各负荷工况下机架振动、导轴承摆度、水流压力脉动的变化规律及内在联系,根据变负荷试验数据将该机组在不同试验水头下的运行区域划分为禁止运行工况区、许可运行工况区和稳定运行工况区,为机组安全运行提供了依据。     

混合式抽水蓄能电站过渡过程研究

为了适应电网发展的需求,具备一定地形地质条件的常规水电站可考虑通过增装蓄能机组扩建成混合式抽水蓄能电站。针对共用引水系统的常规机组和蓄能机组实际运行特点,基于特征线法和瞬变流理论,建立了水力过渡过程计算模型,并结合工程实例模拟了混合式抽水蓄能电站可能发生的多种过渡过程工况,确定了合理的蓄能机组的关闭规律,复核了已建调压室的稳定性。结果表明,通过对新增蓄能机组导叶启闭规律的独立调控,一定程度上可维持混合式抽水蓄能电站输水发电系统的安全稳定,避免增设调节保证设施;蓄能机组导叶关闭时间延长,在降低自身蜗壳末端最大压力的同时,可抑制常规机组甩负荷后的蜗壳末端压力及最大转速上升;对于既有调保措施威胁最大的相继增负荷工况,引用流量较大的常规机组优先增负荷比引用流量较小的蓄能机组优先增负荷引起的调压室最低涌浪值更高,更有利于调压室的稳定运行。     

抽水蓄能机组停机过程仿真及优化

抽水蓄能机组出口断路器通过合、分闸操作来控制抽水蓄能机组的启停及运行工况的切换,影响着抽水蓄能系统的运行情况;抽水蓄能机组出口断路器开断电流的大小决定其触头损耗的多寡,开断电流的减少可减缓断路器的损耗,延长其使用周期。通过建立抽水蓄能机组仿真模型,研究发电与抽水工况停机过程中有功和无功功率对断路器开断电流的影响,根据仿真结果,选取最优电压调节器放大倍数和最小导叶开度,优化停机流程,达到了减少断路器开断电流的目的。     

机组振摆保护系统在某蓄能电站的应用

为提高抽水蓄能机组的运行安全,某蓄能电站在每台机组上配置了机组振摆保护系统。本文重点介绍了某蓄能电站机组振摆保护系统的配置、振动测量和评价标准、振动传感器的选型及振摆保护可靠性措施,可为其他抽水蓄能电站和常规水电站实施机组振摆保护提供借鉴作用。     

灯泡贯流式水轮机效率问题

灯泡贯流式机组具有适用水头低、机组过流量大、效率高等特点,已广泛应用于开发低水头水力资源.针对灯泡贯流式机组运行过程中受水质、水中漂浮物、导叶与轮叶协联和气蚀、尾水位变化等影响使机组发电效率变化较大,提出了密切关注机组运行工况、优化调度以提高机组效率.     

蒲石河抽水蓄能电站~#4机组水轮机工况运行区域划分

以蒲石河抽水蓄能电站#4机组5个特征水头下的现场稳定性试验数据为基础,选取水轮机工况下从60 MW到额定负荷间阶梯式的13个负荷工况,分析了每个试验水头下各稳定性指标随着有功功率增大的变化趋势及各个负荷工况下试验水头变化时对各稳定性指标的影响,通过对机架振动、导轴承摆度及水流压力脉动等试验数据进行频谱分析,研究了水流压力脉动对机组振动、摆度的影响。依据主机合同技术规范中的相关要求将#4机组在水轮机工况的运行区域划分为A区(稳定运行区)、B区(限制运行区)、C区(强振禁运区)等3个运行区域,为机组安全运行提供实用性的指导依据。     

二滩水电厂机组尾水压力脉动及其影响

为全面了解二滩水电厂机组稳定特性和确保机组长期稳定运行,对机组进行了大量现场试验,分析了机组尾水锥管压力脉动随负荷、水头变化的性能以及对机组振动摆度的影响。在此基础上将机组运行工况划分为小负荷区、涡带和稳定运行区,并建议机组避开涡带、低负荷区运行。