YMS水电站水力过渡过程计算与分析
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考虑到最大转速升高率与最大压力升高率计算 值 存 在 误 差 ，计 算 值 中 没 包 括 甩 负 荷 时 蜗 壳 中 压 力 脉 动 ，因此其保证值应按计算值并留有适当的裕度 来确 定 ，本电站调节保证计算的设计标准如下：
机组最大转速升高率矣50 %; 蜗壳最大压力升高率矣25 %(263 m); 尾水管进口最大真空彡6_3 m。 2 . 3 无调保措施下的过渡过程数值计算 由于电站尾水道很短，尾水管进口最小压力容 易 满 足 ，而 引 水 道 相 对 较 长 ，故 主 要 针 对 蜗 壳 末 端 压 力和转速控制值选取控制工况。计算中的机组关闭 规律初步选用一段直线关闭,70 MW机 组 GD2 暂取 3 600 t .m2,34 MW机组 GD2暂取 780 t .m2, 计算结 果 见 下 页 表 1。 由 表 1 可 知 ，在不设置调保措施的前提下,2个 7jC力单元机组关闭规律在11~15 S 选 取 时 ，蜗壳末 端最大压力及机组最大转速上升率均大于相应的控 制 标 准 ，不 能 满 足 调 保 控 制 要 求 。因 此 ，在现有的引 水 系 统 下 ，单 纯 采 用 调 整 关 闭 规 律 的 方 法 是 不 能 够 解决水锤压力与机组转速上升之间的矛盾，应在引 水发电系统上设置调保措施。
350.91
67.73
342.03
69.48
343.22
68.61
337.47
70.16
338.07
69.35
置 出 现 调 压 阀 拒 动 的 故 障 ，导 叶 要 么 慢 速 关 闭 ，要么
表 2 调压阀选型计算结果
拒动不关,只能通过关闭机组前的进水阀切断水流， 来 确 保 机 组 的 安 全 。因 此 ，调压阀直径的选取应考虑 调压阀拒动的工况。
本 电 站 水 头 范 围 为 199.6 ~ 210.3 m, 在电网中 承 担 基 荷 运 行 。结 合 地 区 电 网 容 量 及 特 点 ，按 照 《水 力 发 电 厂 机 电 设 计 规 范 》的 要 求 ，机 组 甩 负 荷 时 的 最 大转速升高率保证值宜小于60 % ，蜗壳最大压力升 高率保证倌宜为25 % ~ 3 0 % . 尾水管进口断面的最 大真空保证值不应大于0.08 MPa0
摘 要 : 通 过 对 Y M S水 电 站 水 力 过 渡 过 程 计 算 分 析 ，介 绍 了 各 个 系 统 的 设 计 思 路 和 布 置 方 式 ，希 望 对 国 内 外 同 类 型
水电站设计提供一定的借鉴参考。
关 键 词 :水 电 站 ；调 节 保 证 计 算 ；调 压 阀 ；气垫式调压室
第 39卷 第 6 期
水电姑机电技术
Vol.39 No.6
4
2016年 06月
Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station
Jun.2016
Y M S 水电站水力过渡过程计算与分析
刘 峰 ，安 刚
(新 疆 水 利 水 电 勘 测 设 计 研 究 院 ,新 疆 乌 鲁 木 齐 830000)
3 设置调压阀措施下的调保计算
为保证电站安全运行，需采用设置调压井或调 压阀等措施来解决引水系统水锤压力和转速上升之 间的矛盾。该电站属于中型电站，设置调压井需要较 大投资和较长工期，且电站由于自身的地形、地质条 件 的 限 制 ，难 于 建 造 常 规 调 压 井 。故从技 术 经 济 层 面 考 虑 ，推荐采用调压阀方案。
中 图 分 类 号 :TV136
文献标识码:A
文 章 编 号 =1672-5387(2016)06-0004-03
D0 I ：10.13599/j .cnki.11-5130.2016.06.002
1 概述
YMS水电站工程位于新疆维吾尔自治区阿克 苏 地 区 ，工 程 为 引 水 式 电 站 ，由进水闸、引 水 渠 道 、压 力 前 池 、压 力 钢 管 、厂 房 及 尾 水 渠 等 主 要 建 筑 物 组 成 。电站最大水头210.3 m,加权 平 均 水 头 201.3 m, 额 定 水 头 199.6 m,最 小 水 头 199.6 m,设计弓丨用流量 140 m3/s ,厂 房 内 安 装 3 台 70 MW和 1 台 34 MW的 立轴混流式水轮发电机组，总容 量 为 244 MW。
350.15
69.47
344.06
70.88
344.20
70.30
1 号水力单元
控制工况d2
2 号水力单元
蜗壳末端最大压 最大转速上升 蜗壳末端最大压 最 大 转 肚 升
力/m
率/%
力/m
率/%
372.20
66.Байду номын сангаас9
375.03
64.97
358.99
67.64
361.55
66.59
348.96
68.66
调 压 阀 的 直 径 选 取 ，关 系 到 调 压 阀 开 启 时 的 过 流 量 ，理论上调压阀的直径选择越大,系统的降压效 果 越 好 。但 一 方 面 调 压 阀 的 直 径 过 大 ，造价会加大; 另外一方面，调压阀的直径过大，泄流能力将加大， 过高的流速除可能带来高速水流的气蚀与消能问题 外,在发生单台机甩负荷的事故情况下，大部分水流 从调压阀流走，从而导致同一7jC力 单 元 的 另 外 1 台 机 组 出 力 出 现 较 大 下 降 ，产 生 较 严 重 的 水 力 干 扰 ，由 此可能发生相继甩负荷事故；而且由于过大的泄流 量 ,如 果 关 阀 过 快 ，在 关 阀 结 束 时 刻 又 会 出 现 新 一 波 较 大 的 水 锤 压 力 ，威 胁 管 道 安 全 。
2 无调保措施下的计算
2 . 1 引水系统布置 该电站是一座长压力引水系统电站，压力管道
总 长 S L 为 2332.43 m。发电弓|7乂系统由2 条压力 输 水 管 路 组 成 ，其 中 1 号 输 水 主 管 (04 600 mm)经 岔 管 分 为 2 条支 管 分 别 接 入 2 台 70 MW机 组 ,2号 输水主管(CM 100 mm)经 岔 管 分 为 2 条支管分另!j接 入 1 台 70 MW机 组 和 1 台 34 MW机组。 2 . 2 调节保证计算控制标准
理论上调压阀必须与导叶联动，但一旦联动装
收 稿 日 期 ：2016-02-26 作 者 简 介 : 刘 峰 ( 1 9 81-)，男 ,工 程 师 ，长 期 从 事 水 电 站 水 力 机 械 设计工作。
第6期
刘 峰 ，等:Y M S水电站水力过渡过程计算与分析
5
表 1 直线关闭规律计算结果
一段直 线关闭 规律/S
11 12 13 14 15
控制工况认
1 号水力单元
2 号水力单元
蜗壳末端最大压 最大转速上升 蜗壳末端最大压 最大转速上升
力/m
蓴1%
力/m
萆1%
381.27
66.21
383.51
65.35
368.04
67.92
369.98
67.21
357.22
69.12
358.57
68.47
348.77
70.06
机组最大转速升高率矣50 %; 蜗壳最大压力升高率矣25 %(263 m); 尾水管进口最大真空彡6_3 m。 2 . 3 无调保措施下的过渡过程数值计算 由于电站尾水道很短，尾水管进口最小压力容 易 满 足 ，而 引 水 道 相 对 较 长 ，故 主 要 针 对 蜗 壳 末 端 压 力和转速控制值选取控制工况。计算中的机组关闭 规律初步选用一段直线关闭,70 MW机 组 GD2 暂取 3 600 t .m2,34 MW机组 GD2暂取 780 t .m2, 计算结 果 见 下 页 表 1。 由 表 1 可 知 ，在不设置调保措施的前提下,2个 7jC力单元机组关闭规律在11~15 S 选 取 时 ，蜗壳末 端最大压力及机组最大转速上升率均大于相应的控 制 标 准 ，不 能 满 足 调 保 控 制 要 求 。因 此 ，在现有的引 水 系 统 下 ，单 纯 采 用 调 整 关 闭 规 律 的 方 法 是 不 能 够 解决水锤压力与机组转速上升之间的矛盾，应在引 水发电系统上设置调保措施。
350.91
67.73
342.03
69.48
343.22
68.61
337.47
70.16
338.07
69.35
置 出 现 调 压 阀 拒 动 的 故 障 ，导 叶 要 么 慢 速 关 闭 ，要么
表 2 调压阀选型计算结果
拒动不关,只能通过关闭机组前的进水阀切断水流， 来 确 保 机 组 的 安 全 。因 此 ，调压阀直径的选取应考虑 调压阀拒动的工况。
本 电 站 水 头 范 围 为 199.6 ~ 210.3 m, 在电网中 承 担 基 荷 运 行 。结 合 地 区 电 网 容 量 及 特 点 ，按 照 《水 力 发 电 厂 机 电 设 计 规 范 》的 要 求 ，机 组 甩 负 荷 时 的 最 大转速升高率保证值宜小于60 % ，蜗壳最大压力升 高率保证倌宜为25 % ~ 3 0 % . 尾水管进口断面的最 大真空保证值不应大于0.08 MPa0
摘 要 : 通 过 对 Y M S水 电 站 水 力 过 渡 过 程 计 算 分 析 ，介 绍 了 各 个 系 统 的 设 计 思 路 和 布 置 方 式 ，希 望 对 国 内 外 同 类 型
水电站设计提供一定的借鉴参考。
关 键 词 :水 电 站 ；调 节 保 证 计 算 ；调 压 阀 ；气垫式调压室
第 39卷 第 6 期
水电姑机电技术
Vol.39 No.6
4
2016年 06月
Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station
Jun.2016
Y M S 水电站水力过渡过程计算与分析
刘 峰 ，安 刚
(新 疆 水 利 水 电 勘 测 设 计 研 究 院 ,新 疆 乌 鲁 木 齐 830000)
3 设置调压阀措施下的调保计算
为保证电站安全运行，需采用设置调压井或调 压阀等措施来解决引水系统水锤压力和转速上升之 间的矛盾。该电站属于中型电站，设置调压井需要较 大投资和较长工期，且电站由于自身的地形、地质条 件 的 限 制 ，难 于 建 造 常 规 调 压 井 。故从技 术 经 济 层 面 考 虑 ，推荐采用调压阀方案。
中 图 分 类 号 :TV136
文献标识码:A
文 章 编 号 =1672-5387(2016)06-0004-03
D0 I ：10.13599/j .cnki.11-5130.2016.06.002
1 概述
YMS水电站工程位于新疆维吾尔自治区阿克 苏 地 区 ，工 程 为 引 水 式 电 站 ，由进水闸、引 水 渠 道 、压 力 前 池 、压 力 钢 管 、厂 房 及 尾 水 渠 等 主 要 建 筑 物 组 成 。电站最大水头210.3 m,加权 平 均 水 头 201.3 m, 额 定 水 头 199.6 m,最 小 水 头 199.6 m,设计弓丨用流量 140 m3/s ,厂 房 内 安 装 3 台 70 MW和 1 台 34 MW的 立轴混流式水轮发电机组，总容 量 为 244 MW。
350.15
69.47
344.06
70.88
344.20
70.30
1 号水力单元
控制工况d2
2 号水力单元
蜗壳末端最大压 最大转速上升 蜗壳末端最大压 最 大 转 肚 升
力/m
率/%
力/m
率/%
372.20
66.Байду номын сангаас9
375.03
64.97
358.99
67.64
361.55
66.59
348.96
68.66
调 压 阀 的 直 径 选 取 ，关 系 到 调 压 阀 开 启 时 的 过 流 量 ，理论上调压阀的直径选择越大,系统的降压效 果 越 好 。但 一 方 面 调 压 阀 的 直 径 过 大 ，造价会加大; 另外一方面，调压阀的直径过大，泄流能力将加大， 过高的流速除可能带来高速水流的气蚀与消能问题 外,在发生单台机甩负荷的事故情况下，大部分水流 从调压阀流走，从而导致同一7jC力 单 元 的 另 外 1 台 机 组 出 力 出 现 较 大 下 降 ，产 生 较 严 重 的 水 力 干 扰 ，由 此可能发生相继甩负荷事故；而且由于过大的泄流 量 ,如 果 关 阀 过 快 ，在 关 阀 结 束 时 刻 又 会 出 现 新 一 波 较 大 的 水 锤 压 力 ，威 胁 管 道 安 全 。
2 无调保措施下的计算
2 . 1 引水系统布置 该电站是一座长压力引水系统电站，压力管道
总 长 S L 为 2332.43 m。发电弓|7乂系统由2 条压力 输 水 管 路 组 成 ，其 中 1 号 输 水 主 管 (04 600 mm)经 岔 管 分 为 2 条支 管 分 别 接 入 2 台 70 MW机 组 ,2号 输水主管(CM 100 mm)经 岔 管 分 为 2 条支管分另!j接 入 1 台 70 MW机 组 和 1 台 34 MW机组。 2 . 2 调节保证计算控制标准
理论上调压阀必须与导叶联动，但一旦联动装
收 稿 日 期 ：2016-02-26 作 者 简 介 : 刘 峰 ( 1 9 81-)，男 ,工 程 师 ，长 期 从 事 水 电 站 水 力 机 械 设计工作。
第6期
刘 峰 ，等:Y M S水电站水力过渡过程计算与分析
5
表 1 直线关闭规律计算结果
一段直 线关闭 规律/S
11 12 13 14 15
控制工况认
1 号水力单元
2 号水力单元
蜗壳末端最大压 最大转速上升 蜗壳末端最大压 最大转速上升
力/m
蓴1%
力/m
萆1%
381.27
66.21
383.51
65.35
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67.92
369.98
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357.22
69.12
358.57
68.47
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