高水头抽水蓄能电站球阀动水关闭试验研究

高水头抽水蓄能电站机组进水口之前常安装有球阀，且球阀应具备在任何运行过程中动水关闭且不产生有害振动的能力。为检验球阀及其附属设备的动水关闭稳定性，本文进行球阀动水关闭试验。在机组带25%P_r、50%P_r、75%P_r、100%P_r(P_r为额定功率)的情况下分别进行试验，对阀体和支座振动、阀体沿水流方向位移、阀前压力和转轮区压力脉动进行分析。结果表明，在导叶拒动的情况下，进水球阀能可靠地切断水流；机组各部件振动幅值较稳态工况更大，但都未发生异常振动。球阀在带100%P_r的最极端工况下仍能可靠关闭，且球阀及相关设备未产生有害变形和损坏。研究成果可为其他高水头抽水蓄能电站的球阀动水关闭试验提供参考。     

抽水蓄能电站球阀枢轴轴套故障分析及改造

宝泉抽水蓄能电站每台机组蜗壳上游进口段设置一台球阀。球阀在机组启动、运行期间起到截断和导通水流的作用,同时在水轮机导叶无法关闭时能够动水关闭,保障机组和地下厂房安全。对宝泉电站球阀的结构进行分析,掌握球阀枢轴轴套的结构及工作性能,并针对性地进行完善和改造,以提高球阀的整体安全运行可靠性。     

惠州抽水蓄能机组甩负荷后的球阀与导叶联动关闭规律优化

根据惠州抽水蓄能电厂机组引水系统的特点、转轮特性及机组调试情况,提出采用合理、优化的球阀与导叶联动关闭规律来降低水锤压力和限制机组最大转速。为此,详细介绍球阀先快后慢关闭和导叶三段折线关闭的实现方法和调试效果,大大保证了压力隧道的安全和机组安全。     

含风电的双馈抽水蓄能机组协调调频策略

双馈抽水蓄能机组解耦控制使得其转子无法响应系统频率变化。为提高双馈抽水蓄能机组参与系统调频能力,提出一种转子动能与导叶开度协调控制的控制策略。首先建立水泵水轮机和双馈电机的数学模型,分析双馈抽水蓄能机组进行导叶开度寻优的过程。其次在水泵水轮机的导叶开度控制中加入频率控制环节,同时根据机组可用转子动能整定可变调差系数,确保机组转速始终运行在安全范围内。最后结合两种控制的调频优势,依据频率变化协调两种控制参与调频的比例系数,实现二者平滑切换。在含风机的系统中仿真分析,结果表明所提控制策略在抽水蓄能机组发电、电动工况下均能够提高机组频率响应能力和电网的风电消纳能力。     

某蓄电站调速器功能分析与应用实践

该文以某抽水蓄能电站水泵水轮机调速器控制应用为例,简要介绍了调速器功能特点以及控制模式,描述了蓄能机组调速器在水轮机、调相和拖动机等工况下导叶控制情况,详细分析了水泵工况下导叶开度与接力器行程和抽水扬程、机组流量和频率之间的关系,从而计算出抽水扬程与导叶开度之间的关系,通过实践检验得到与各工况运行条件相适应的导叶调节方式。     

惠州抽水蓄能电站球阀动水关闭试验研究

惠州抽水蓄能电站B厂为评价球阀及相关设备的抗振性能和安全性,进行5号机组球阀动水关闭试验.结果表明,正常运行工况下引水系统满足设计要求,而在动水关球阀过程中由于水击作用,负荷越大,对应压力钢管的动力响应越大,水平动位移超过了规范允许值,应加强监测和观察.同时球阀与混凝土支墩之间存在相对移动,应长期保持球阀滑板的润滑.     

惠州抽水蓄能机组过渡过程实测结果与仿真分析

介绍了惠州抽水蓄能电站机组球阀和导叶的关闭规律,在机组甩负荷试验过程中分析并排除测压管路音频共振的影响,以确保真实反映机组的实际压力脉动情况;实测试验证明,单机甩负荷实测与仿真计算结果吻合较好,为双机甩负荷、四机甩负荷等试验的安全进行提供了技术支持.     

抽水蓄能机组过渡过程振动特性研究

对抽水蓄能电站机组开机至额定负荷过程、机组开机对临近机组影响进行了试验研究。分析这两种过渡过程中,蓄能机组和电站厂房的振动特性。结果表明:机组开机至额定负荷过程中,导叶开启及导叶开度回调瞬间对机组冲击较大,机组与厂房出现了较大振动。机组的开机及运行对临近机组的振动没有明显影响,但对临近机组的厂房振动有一定的影响作用,厂房振动出现了明显变大。当机组稳定运行后,对临近机组的厂房振动没有明显的影响。     

水泵水轮机开机过程水力特性研究

抽水蓄能电站水泵水轮机组在开机过程中产生剧烈的压力波动,转轮内复杂流动和压力脉动是引起固定部件强烈振动的主要原因之一。因此,需要对水泵水轮机开机过程的物理机理进行深入研究。本文同时建立了厦门抽水蓄能电站管路系统的一维特征线水力模型及水泵水轮机组过水流道的三维流场计算模型,开展了机组发电开机过程一维三维耦合的数值计算,重点分析了机组开机过程瞬时流动特点,以及转轮径向力和轴向力变化与外特性的内在关联性。研究发现,机组开机至空载状态时,由于导叶开度小、转速上升快,在无叶区形成了速率很高的水环,同时转轮流道内充斥着大量复杂的漩涡结构,导致了流量与转矩的突降。导叶动作、转速对径向力、轴向力的变化规律有直接的影响,开机过程中转轮径向力的变化趋势与活动导叶动作过程基本一致。轴向力的变化趋势与机组转速变化基本一致,转速和轴向水推力数值总体上为逐渐增大的趋势。本文研究结论为抽水蓄能机组和高水头混流式水轮机的开机过程物理机理和规律提供了有价值的参考。     

黄坛口电站3、4号水轮机带弹簧蓄能导水机构自关闭装置运行小结

本文介绍了带弹簧蓄能导水机构自关闭装置的作用、动作原理和特性。通过几台机组运行实践证明,导水机构自关闭,可在机组过速147%N_1情况下,在3秒钟左右时间内实现自关闭动作,避免了蝴蝶阀动水关闭,有效地保护了机组。为取消进口阀门和降低设计飞逸转速的设想提供了参考资料。     

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。     

抽水蓄能机组空载工况分数阶PID调节控制

抽水蓄能机组运行在低水头空载工况易进入"S"特性区域,进而引起机组频率大范围波动和运行不稳定。针对传统比例—积分—微分(PID)控制在低水头空载工况下不能较好地调节抽水蓄能机组频率波动的不足,基于全特性曲线对数曲线投影变换的水泵水轮机数学模型,提出了适用于抽水蓄能机组低水头空载工况运行的分数阶PID(FOPID)调节系统模型,并运用粒子群优化算法优化FOPID控制参数,重点讨论了FOPID控制在低水头空载开机和空载频率扰动时的应用。仿真分析表明:相较于传统PID控制,FOPID控制使得低水头空载运行时机组频率和导叶开度的过渡过程有了明显的改进,提高了抽水蓄能机组调节系统的速动性与稳定性。     

抽水蓄能机组调速系统用流量控制装置设计

因抽水蓄能机组工况多,并有额定水头高、引水和尾水管道流动规律复杂等原因,对导叶在不同工况下开启和关闭的速率控制要求不同于一般的水电机组。为可靠满足导叶开、关速率控制的特殊要求,本文以吉林敦化抽水蓄能机组调速系统用流量控制装置研制为背景,首先根据流动数学模型和软件仿真结果,给出了导叶在机组不同工况下开、关速率的调保计算要求。之后基于插装阀原理设计出满足此要求的流量控制装置,分析了该装置的工作原理、结构和设计特点,重点分析了装置在水泵和水轮机工况下事故停机时的导叶速率控制方式。最后通过试验,验证了装置功能的正确性和适用性,可为导叶多速率控制、机组事故停机和过速保护功能的设计提供参考。     

抽水蓄能水轮机制造技术分析

介绍了响水涧抽水蓄能水轮机机组中顶盖导叶轴孔、底环导叶轴孔、上套筒及导叶的加工工艺方法和不同台份的底环与顶盖同时参加一台导水机构厂内装配的工艺方法及工艺过程,同时分析了导水机构的装配方法.     

抽水蓄能水导轴承装配

介绍了抽水蓄能水轮机水导轴承的结构特点,根据技术要求在制造厂进行预先装配的过程,包括钻铰销孔安装的具体步骤、供油管安装方法以及轴瓦安装的关键要点.概述了抽水蓄能水导轴承装配的重要工艺过程,就安装过程中出现的问题进行探讨,为抽水蓄能式机组水导轴承的安装提供借鉴.     

全功率变速抽水蓄能机组控制策略与调节特性

全功率变速抽水蓄能机组协调控制中通常采用变流器控制机组功率、调速器控制机组频率(转速)的快速功率控制,其忽视了对机组频率安全与效率的影响,且控制模式单一。分析了机组多控制模式振荡特性和功频响应特性,提出了机组发电工况快速频率控制与快速功率控制相结合的协调控制策略,以及水泵工况定导叶开度变转速控制策略。设计了常规试验与性能优化试验结合的变速工况调试方法并应用于我国第一台全功率变速抽水蓄能机组启动调试中,验证了控制策略和调试方法的有效性。现场测试结果表明,调速器和变流器控制不协调易引发机组振荡,采取所提协调策略后机组安全高效运行,且具备百毫秒级的有功、无功快速调节能力。     

双馈变速抽水蓄能全工况转换过程建模与仿真

双馈变速抽水蓄能机组具有运行范围宽、功率调节速度快并能兼顾发电、抽水工况最优效率的优点,同时也赋予了其运行工况多、工况转换频繁的特点。然而,现有双馈变速抽蓄的仿真建模仅以单一发电或抽水工况为主,并未充分体现变速抽蓄工况转换的特性和优势。因此,文章建立了可在发电与抽水工况间转换的双馈变速抽水蓄能机组机电暂态模型。该模型不仅可以在稳态运行时实现有功无功解耦控制和最佳导叶开度及最优转速的跟踪,还可以平滑地实现发电工况和抽水工况下的转换过渡过程。基于Matlab/Simulink建立了双馈变速抽水蓄能机电暂态模型,以停机、发电、抽水等工况间转换等场景为例,仿真验证了所建模型的有效性和正确性。     

白山发电厂水轮机导叶力特性试验

白山发电厂机组在启机过程中的水轮机导叶发生拒动现象，通过现场试验，测试机级开启和关闭过程中接力器油压变化情况，据此得出导叶上的水力矩和摩擦力矩，从而提出引起导叶拒动的原因及解决对策。     

异步开导叶对蓄能机组振动影响浅析

抽水蓄能电站具有水头高、水头变幅大、工况转换频繁和输水系统中存在双向水流等特性,使得蓄能机组在低水头下运行时,空载稳定性不好,难以并网。目前较为有效的方法是采用异步开导叶方法,但是通常会加剧机组的振动,给机组的长期运行带来不利影响。文中描述了异步开导叶方法在惠州蓄能水电厂机组的应用,并对比分析了相应的振动数据。     

水轮机导叶关闭过程的探讨研究

为了充分揭示水轮机导叶不同关闭过程对水轮机甩负荷过渡过程的影响,选择导叶两段关闭规律,针对第一段关闭时间、第二段关闭时间和导叶位置拐点开度,探讨这3个关键参数对机组转速变化和蜗壳水压力变化的影响,对工程实例进行计算分析,得出了导叶两段关闭过程的规律并进行了优化。合理的水轮机导叶两段关闭过程可以有效的解决机组甩负荷时转速升高和蜗壳水压上升这一矛盾,从而更有利于提高水电站运行的稳定性和安全性。