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。     

长廊式尾水调压室阻抗孔波动特性的影响分析

采用状态空间法对某尾水管道在室后交汇布置形式的水电站进行了水力机械系统小波动稳定性分析,同时利用考虑水体弹性的特征线法对相同工况进行数值模拟,两者相互验证结果基本一致。随后在保证系统稳定的条件下,针对小波动,研究阻抗孔面积对系统调节品质的影响。结果表明,对于该类布置形式的电站系统,随着尾水调压室阻抗孔面积的减小,机组转速的调节时间减少,调压室涌浪波动振幅呈降低趋势;在满足大波动调节保证要求的条件下,适当减小阻抗孔面积,有利于改善系统调节品质。     

基于Hopf分岔特性分析的调压室设置条件与参数判别方法

调压室是水电站输水系统缓解水击波影响,进而满足机组调节保证要求的关键建筑;调压室的设置条件、临界稳定断面和位置是工程设计阶段需科学合理确定的3个关键指标。建立考虑上游调压室和水头损失的水轮发电机组调节系统非线性模型,引入Hopf分岔理论判断系统的分岔特性;依据系统的稳定域,提出调压室的设置条件和临界稳定断面判别方法;分析调节系统水流惯性时间常数和水头损失系数对系统稳定性的影响,确定调压室的合理位置。实验结果表明,所提方法可依据系统Hopf分岔特性判别调压室设置条件、临界稳定断面位置,为工程中关于调压室设置的设计提供了理论支撑。     

石头河水电站分叉放水对电站调节保证计算的影响

陕西省石头河电站的引水系统采用由水轮机输水管路上引一分叉管作为灌溉放水通路,这样的灌溉引水方式对水电站调节保证计算有何影响?本文根据石头河电站的调节保证电算,进行了定量的分析,也可供其它类似的电站参考.一、分叉放水管路的数学模型     

基于MATLAB—管四机水电站小波动稳定分析

以清远水电站为例,基于水电站管道系统布置特点,构建了水轮机调节系统状态空间模型,利用MATLAB求解微分方程,采用现代控制理论的状态空间法对一管四机、带上下游调压室的水电站进行小波动过渡过程计算,并与TOPsys非线性模型的计算结果进行比较.结果表明,该方法具有较好的计算精度、有效可行.     

冲击式水电站取消调压室的研究

指出大波动过渡过程压力钢管顶部的最小压力和小波动过渡过程调节品质为冲击式水电站设置或取消调压室的主要控制指标.据小波动过渡过程不带调压室调节系统稳定分析,在一定范围内若调速器参数合适即可满足小波动调节品质要求,并得出了保证小波动过渡过程稳定的关键在于选择合适的的暂态转差系数.实例表明,对冲击式水电站大波动过渡过程若针阀关闭规律合适,取消调压室是可行的.对小波动过渡过程,取消调压室后Tw由2.35 s增至5.31 s,Tw/Ta由0.28增至0.63,均突破了现行规范的规定,但调保控制参数亦满足设计要求.     

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。     

基于微可压缩流体的水力过渡过程研究

基于微可压缩流体理论建立了水力过渡过程的控制方程组,获得了水电站引水系统水力过渡过程计算的一维和二维模型,并应用于计算和模拟水电站引水系统过渡过程、调压室水位波动、流速场与压力场变化过程。结果表明,计算与试验结果基本吻合,误差小于3%,为调压室的结构设计提供了依据。     

两机一洞尾水调压室阻抗损失系数模型试验研究

水电站引水发电系统中调压室的阻抗损失系数是影响机组过渡过程计算结果的重要因素,目前阻抗损失系数一般在行业规范推荐的范围内进行取值,往往与试验值有所偏差,不利于调压室体型的优化设计。通过采用大比尺的调压室水工模型,对两机一洞型式的水电站阻抗式尾水调压室进行大流量条件下的水力学试验,研究不同水流流态和分流比对调压室阻抗损失系数的影响,分析控制工况下调压室的流入和流出阻抗损失系数,给出了调压室阻抗损失系数与分流比的拟合公式和关系曲线。研究结果填补了两机一洞型式的水电站尾水调压室阻抗损失系数试验的空白,可为此类调压室的水力计算分析提供依据。     

带长连接管的水电站调压室上下阻抗特性研究

对于带长连接管的调压室,为了方便施工,往往将阻抗孔口下置到连接管与输水隧洞相接处,但针对阻抗孔口在连接管内的位置对水电站水击压力、调压室涌浪和水击穿室系数的影响缺乏专门的研究。因此,通过理论分析和数值模拟方法研究了带长连接管调压室的阻抗孔口位置对水击压力、调压室涌浪和水击穿室系数的影响。结果表明,对于带长连接管的水电站调压室,阻抗孔口应上置在连接管与调压室大井相接处,且连接管直径越大,阻抗孔口上置对改善水电站的调节保证设计参数越有利,水击穿室系数越小。此外,还可在长连接管内装设阀门,增加连接管摩阻损失,通过优化阀门关闭规律实现调压室内涌浪的快速衰减。     

长连接管和分流调压室的波动稳定和衰减特性

为研究长连接管和分流作用对调压室稳定断面和水位波动衰减特性的影响,推导了长连接管与分流调压室稳定断面计算公式,采用MathCAD数值验证理论推导结果,并分析了连接管和分流作用对调压室水位波动幅值、周期和衰减速度的影响规律,以实际水电站为例进行对比计算。结果表明,设置长连接管对调压室稳定断面无影响,但不利于调压室水位波动衰减,而分流作用可减小调压室稳定断面,使调压室水位波动迅速衰减。     

上游串联双调压室系统稳定断面面积设计

为解决上游串联双调压室系统中调压室稳定断面面积设计的问题,基于托马假定,推导了串联双调压室系统的特征方程,根据霍尔维茨稳定判据得出了上游串联双调压室系统调压室临界断面面积的稳定域,并分析了串联双调压室系统稳定域的变化规律。结果表明,串联双调压室系统稳定域边界线由两条交于一个拐点的曲线组成,在拐点处靠近机组的调压室有最小临界稳定断面面积。最后,推导得出了串联双调压室系统稳定域边界线拐点的解析计算公式,提出了串联双调压室系统调压室临界断面面积的设计原则,为串联双调压室系统调压室临界断面面积的计算提供了理论依据。     

小波动状况下简单式调压室水位波动分析

计算电站微小负荷变化导致水位小幅波动时,由于调压室水位波动情况复杂,需编制相应体型非恒定流计算程序来解决。根据简单式调压室基本方程推导出了解析法,应用泰勒展开式将引水道和调压室的动量方程的摩阻损失线性简化,通过求解常微分方程即可得出流量瞬时改变或流量随时间改变时调压室中的水位波动方程,进而可分析水位波动振幅的衰减并验证了调压室的稳定性。     

带引水调压室水轮机调节系统稳定性及动态品质研究

为了研究小波动过渡过程中,调压室水位波动对水力发电系统动态稳定性及调节品质的影响,从水力耦合的角度,确定了调压室水位与机组流量之间的函数关系,建立了带引水调压室的水力发电系统数学模型,并基于Simulink对系统进行仿真研究。结果表明,调压室水位波动对机组转速的主波影响较小,对机组转速的尾波影响显著;调压室时间常数及引水系统的水力阻尼是影响调压室水位波动稳定的重要因素,机组转速的主波稳定不能表明系统稳定,还必须考虑调压室水位波动稳定性。     

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。     

调压室结构有限元应力分析及配筋设计

针对黄金坪水电站阻抗长廊式调压室空间结构受力条件复杂的问题,采用FLAC3D软件对调压室结构及其外部围岩进行了数值模拟,分析了不同工况下调压室衬砌结构的受力状况,并依据三维数值分析结果对调压室衬砌结构进行了配筋设计。结果表明,该调压室结构配筋设计应将最高涌浪水位工况作为控制工况,阻抗板为调压室衬砌受力最大的部位,为结构配筋的重点。     

某水电站古滑坡体滑速涌浪分析

某水电站古滑坡体位于库首右岸的峡谷进口段,总方量约1 327×10~4 m~3,历史上该滑坡体曾多次发生滑动,目前处于临界稳定状态。古滑坡体下游侧边缘距离水电站建筑物较近,水电站扩建过程中施工因素及扩建后水库水位上升对古滑坡体的稳定影响较大,一旦滑坡体再次启动滑入水库,激起的涌浪对该工程威胁较大。基于潘家铮滑速计算方法,对计算式进行改进,编写了Fortran计算程序,运用改进后的潘家铮滑速计算方法分析了该古滑坡体的加速度、速度的变化规律;分别采用潘家铮涌浪计算方法和水科院经验公式预测了滑坡体入库激起对岸涌浪高度和坝址处涌浪高度,研究成果对工程建设具有指导意义。