原型流量率定下的筒形阀流量特性和过渡过程研究

通过测取筒形阀动水关闭试验过程中机组原始流量和工作水头并进行拟合,得到了高水头水轮机筒形阀不同开度下的流量特性,解决了筒形阀的流量系数率定问题。在此基础上,建立了超长输水发电系统筒形阀动水关闭过渡过程的数学模型,提出了数值分析方法,实现筒形阀过渡过程的仿真研究。数值计算结果与现场试验实测结果进行了对比,一致性较好,为全面揭示超长输水发电系统高水头大型筒形阀的水力动态特性和运行控制方式奠定了基础。     

滇中引水石鼓水源泵站过渡过程计算研究

滇中引水工程石鼓水源泵站具有扬程高、流量大、输水线路长等难点。结合滇中引水工程石鼓水源泵站调度运行方式及动能参数的特点,分析计算了水泵启动、事故掉电、水力干扰、阀门拒动机组飞逸等各种复杂组合工况下水泵机组及输水系统的水力过渡过程,研究了机组启动时间间隔、调压室和阻抗孔面积、水泵出口阀门关闭规律对输水系统过渡过程参数的影响,依据研究成果选定了输水系统及过渡过程控制关键技术参数。     

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。     

高扬程输水系统停泵水锤防护分析

为保证高扬程输水系统的可靠性,降低输水系统工程投资,基于特征线法对高扬程输水系统水力过渡过程进行计算分析,判断高扬程输水系统发生水锤的类型,并分析不同关阀方案时输水系统的水锤影响。结果表明：发生间接水锤时,对水泵出口阀门采取两段关闭方案,输水系统中机组的参数、管路最大压力满足规范要求;快关时间对机组最大反转速、阀后最大压力上升值影响相对较小;慢关时间对机组最大反转速、阀后最大压力上升值影响较大。     

轴流式水轮机模型飞逸过程三维湍流数值模拟

通过作者建立的非稳态过程三维湍流数值模拟方法,模拟了轴流式水轮机模型飞逸过程,并进行了其三维数值湍流计算,获得了机组到达最大转速时所需时间、最大飞逸转速值、飞逸过程内特性流场演变规律以及转速、流量、力矩与测点静压随时间变化的曲线。计算结果表明,所得最大飞逸转速与试验值非常接近,误差在1.5%以内;所得力矩及流量等外特性参数变化过程均符合高比转速水轮机理论特性;当转速增大到某一数值之后,尾水管水力稳定性急剧恶化是引起机组振动的主因。     

炳灵水电站机组防飞逸的设计探讨

当机组因事故甩负荷时,机组调速系统同时发生某种故障,不能关闭导水机构,机组将发生过速甚至达到飞逸转速,可能使机组转动部分产生不同程度的损坏,甚至造成严重后果.为了防止机组损坏,在电站设计方面则需要采取防止飞逸或限制飞逸转速值的措施.对于灯泡贯流式机组因其引水方式、流道布置等要求,其防飞逸装置的特点和相应措施也与常规混流式机组不一致.炳灵水电站采用了由重锤卸荷阀、纯机械液压保护装置控制的重锤力矩和机组自关闭动水力矩相结合的方法作为机组防飞逸措施.     

乌弄龙水电站水轮机设置筒形阀相关问题分析

乌弄龙水电站在汛期时具有一定的泥沙含量,为有效地减少机组停机时导叶漏水量,减轻导水机构的空蚀和泥沙磨损,提高机组运行可靠性和灵活性,水轮机设置了筒形阀。文章就水轮机设置筒形阀后进水口快速闸门的设置、机组防飞逸措施、筒形阀液压系统的设置、厂房尺寸的调整等问题进行了深入探讨,可供其它工程参考。     

模型轴流式水轮机飞逸过程三维CFD数值模拟

水轮机飞逸参数的准确计算直接影响水轮发电机组的造价与安全,是水电工程设计的重要内容之一。针对现有数值解法在水轮机飞逸过程计算中,计算精度较低,无法直观反映流场内特性,本文建立了一种非稳态过程三维CFD数值模拟方法,并以某模型轴流式水轮机飞逸过程为例,进行了三维数值湍流计算,获得了模型机组到达最大转速时所需时间、最大飞逸转速值、飞逸过程内特性流场演变规律以及转速、流量、力矩与测点静压随时间变化的曲线。对上述计算结果进行分析比较可知,计算所得最大飞逸转速与试验值非常接近,误差在1.5%以内;所得力矩及流量等外特性参数变化过程均符合高比转速水轮机理论特性;当转速增大到某一数值之后,尾水管水力稳定性急剧恶化是引起机组振动的主因。     

糯扎渡水电站筒阀动水关闭试验与分析

当水电站导水机构失灵后,作为防止水轮机发生飞逸的保护装置,筒阀必须在较短时间内切断水流,保护机组免遭破坏。目前,对大型机组筒阀紧急动水关闭的研究分析主要依赖模型试验或真机在空转下的试验,对负荷下筒阀动水关闭实践较少。本文通过对糯扎渡水电站2号机组负荷下的筒阀动水关闭试验方法和过程的研究,对试验中取得的试验数据进行分析,为筒阀技术在大型机组的应用提供参考。     

溪洛渡电站完成世界最大负荷动水落筒形阀试验

<正>为了分析筒形阀水力特性以及动水关闭对水轮机产生的影响,检验溪洛渡电站机组筒形阀设计的可靠性,11月4日,溪洛渡电站右岸14号机组顺利完成世界首次最大负荷77万千瓦动水落筒形阀试验。在试验过程中,水轮机振动摆度、压力脉动,筒形阀的关闭速度、接力器下腔压力,机组减负荷的速度等关键参数正常,此次试验的顺利完成,为溪洛渡     

重力流输水管道关阀水锤模拟研究

确定重力流输水管道最合理的关阀时间需要考虑如下因素:一是管道的水锤压力不要过高,防止管道破裂;二是水锤压力不要过低,严禁管道沿线出现断流弥合水锤,防止出现负压压瘪管道;三是要有利于操作方便、保护设备。以北京市某南水北调配套工程为例,选择HAMMER软件模拟管道瞬变流,分析重力流输水管道关阀过程中的水锤现象。结果表明:关阀时间越长,管道最大压力越小,最小压力越大,水流条件越好。蝶阀关闭时间为50 s时管道最大压力达169.27 m,关闭时间为500 s时管道最大压力为65.18 m。在线性关阀时间不小于200 s时,管道沿线不产生负压,且最大压力小于管道的设计压力。综合考虑保护管道、操作方便、便于管理、保护设备等因素,确定蝶阀线性关闭时间为300 s。研究成果对重力流输水管道阀门管理和保护具有参考价值。     

立式轴流泵装置飞逸过渡过程数值模拟

为了研究立式轴流泵装置飞逸过渡过程的水动力特性,以引江济淮工程派河口泵站为研究对象,采用Fluent 16.0与UDF二次开发程序相结合的数值模拟方法,对立式轴流泵装置的飞逸过渡过程进行了全流场数值计算,获得了机组在飞逸过渡过程中的转速、流量、扭矩、轴向力等外特性参数的变化以及肘形流道内流线的演化特性。研究结果表明：平均扬程下,泵装置飞逸转速约为218.99 r/min,与模型试验换算至原型的值215.33 r/min之间的相对误差为1.69%;飞逸过渡过程中水泵叶轮最大轴向力为225.93 kN,轴向力方向与重力方向相反,小于水泵叶轮自重342.12 kN,整个飞逸过渡过程中水泵机组不会发生“抬机”事故,飞逸过渡过程中肘形流道内出现了高度螺旋状的涡带。研究成果可为今后立式轴流泵装置的设计提供参考与借鉴。     

大伙房水库输水(二期)工程水力过渡过程分析

根据大伙房输水工程布置特点,对输水系统加压泵站不同阀门启闭运行条件下,输水管道内的最大水锤正压和最大水锤负压进行数值研究,考察工程运行安全指标并提出合理的优化设计方案.采用瞬变流模型方程.运用Fortran程序语言编制程序,对水力过渡过程进行数值分析计算.最终给出不同运行工况下阀门启闭方式的推荐方案,并基于各稳压塔溢流...     

水轮机调速器两段关闭阀缺陷处理探索

在水电站压力引水系统和水轮发电机组特性确定时,对水锤压强变化和转速上升大小起控制作用的是导叶调节时间和调节规律,而实现上述两项指标的装置,靠的是水轮机调速器或过速限制和两段关闭阀。文章对水轮机调速器两段关闭阀的主要设计特点进行介绍,对应用中发生的缺陷原因进行分析并提出结构改进方案。     

船闸末级闸首超长输水廊道泄水水力特性数值模拟

拟建的三峡枢纽水运新通道船闸末级闸室超长输水廊道运行水头高、输水量大、输水时间短、输水距离长,水流具有强非恒定性,保障其安全运行非常重要,故对高水头船闸末级闸首超长输水廊道的阀门开启过程的非恒定水动力特性进行数值模拟,研究不同输水廊道长度、不同阀门开启时间下,闸室流量过程、闸室水位过程、阀门井水位过程等水力要素的变化规律和影响因素。研究表明:船闸末级闸首输水廊道长度加长会增加惯性超降值、增长惯性超降波动周期、延长泄水时长、降低闸室水位升降速度,同时减少阀门开启过程中阀门井水位降落值;加快阀门开启速率会减少泄水时长、增加闸室水位升降速度、减少阀门开启过程中阀门井水位降落值。研究结果可供三峡枢纽水运新通道末级闸首超长泄水廊道设计参考。     

具有长引水系统的转桨式水轮机过渡过程计算

在水电站设计中,以新型调压阀及其控制系统替代传统调压井具有显著经济效益。基于自行研制的带调压阀的水轮机调速器实时仿真系统和包含水轮机、发电机、引水系统、水轮机调速器等环节在内的水轮机调节系统过渡过程计算软件,采用水轮机流量、力矩特性矩阵法表征水轮机动态特性,建立了刚性水击条件下一洞多机输水系统的数学模型;对带有主配压阀非线性特性的PID调速器,建立了带调压阀的转桨式水轮机调节系统数学模型。研究表明：通过计算只要保证水轮发电机组启动、空载扰动、带负荷、甩负荷自动调节工况下,水轮机调节系统过渡过程满足稳定运行要求,水电站就可以采用调压阀而不设调压井。最后,计算了某具有长引水系统的转浆式水轮机过渡过程,该电站水流惯性时间常数高达27 s,装有2台转桨水轮机、1台定桨式水轮机。计算结果表明,以调压阀代替调压井后,该水轮机调节系统稳定,满足调节保证要求。     

长距离调水工程最优控制数学模型

为了降低输水成本，利用电网峰荷期和基荷期不同的电价及最优化原理，提出了一种针对长距离复杂调水工程的最优输水控制方法。建立了在一个运行周期内，使整个渠道输水费用最低为目标函数的最优输水控制控制模型。算例结果表明，较传统的渠道控制方法，用本优化模型控制渠道运行，可大量减少输水成本，减少泵站开停机次数，且能保持渠道内水流稳定，保证渠道安全运行，是一种较理想的远距离复杂渠道输水控制方法。     

供水工程采用调压井初探

厦门供水工程输水高压管道总长39．5km，沿线地形复杂，管道起伏频繁。当泵组运行失电时，为防止负压对管道的破坏，在管道首都设置了调压井。计算表明，调压井可有效地防止负压产生，只要水泵出口阀采用缓慢关闭方式，管道将不会产生较大的正水锤，也不会引起水泵反转速飞逸破坏。