青羊沟水电站水力过渡过程仿真计算分析
青羊沟水电站水锤及调节保证计算精选全文
可编辑修改精选全文完整版青羊沟水电站水锤及调节保证计算1概述青羊沟水电站工程位于甘肃省酒泉市肃北蒙古族自治县鱼儿红乡境内的疏勒河干流上，为甘肃省境内疏勒河干流昌马水库以上河段水电开发规划中的梯级电站之一。
电站厂房距玉门镇约109km，距玉门市昌马乡38km，距肃北县鱼儿红乡政府约52km，对外交通便利。
电站采用有压引水式开发方式，是以发电为主的日调节中型水电站工程，电站额定水头116m。
主厂房装设2台单机容量为23MW（以下称大机）和1台单机容量为10MW（以下称小机）共3台混流式水轮发电机组，并要求大、小机在运行水头介于116m至133.42m范围内能超额定出力运行，其超额定出力范围为10%（机组具有10%的超发能力），即大机为26.356 MW、小机为11.583MW。
电站保证出力为10.23MW，多年平均年发电量为2.131亿kW.h，装机年利用小时数为3805h。
电站引水发电系统由进水口、引水发电隧洞、调压井、压力管道主管、压力管道支管组成，水流通过水轮发电机组后由尾水渠流入河道。
引水发电隧洞长7177.59m，设计流量55.3m3/s，隧洞为圆形有压洞，纵坡1/265.837，洞径D=4.6m，设计流速3.33m/s。
调压井布置于副厂房上游侧，调压井型式为阻抗式调压井，竖井内径10.0m，阻抗孔直径1.98m，底部高程2286.00m，顶部高程2335.50m。
调压井底部垂直接压力管道主管，压力主管由垂直管、弯管和水平管组成，其中垂直管长85.5m，弯管长18.85m（R=12m，a=900），水平管长205.65m，主管总长310m，主管内径4.0m（暂定），设计流速4.40m/s。
压力主管末端3条支管为“卜”型布置，1#大机支管长31m，内径2.5m，2#大机支管长24m，内径2.5m，3#小机支管长30m，内径1.6m。
厂内安装2台23MW和1台10MW共3台混流式水轮发电机组，水轮机型号分别为HLA685－LJ－177和HLA685－LJ－122；单机引用流量22.65m3/s和10m3/s，额定水头116m。
不同水力过渡数学模型的计算精度分析
３．２重力流水锤计算 岳阳某段输水管路采用重力输水管道，其起端
高位水池水位标高为７０ ｍ，末端水池水位标高为
５２．５ １．６
因此，若不采取一定的防护措施，在这些点很可能会
ｍ，管路最低点标高为１９．２７ ｍ。采用管径为 ｍ的钢筋混凝土管，管长为１５
０００
由上述计算结果可知，断流工况的水锤计算对
长距离输水管道的影响很大。我国输水工程一般是
辨ａ面ｄＶ＋２互ｇＤⅢ㈨ｌｃ＋
警＝ｎ
面跏
㈥
Ｊ
Ｊ
２水锤计算原理
水锤的电算计算原理是按照弹性水柱理论，建
立水锤过程的运动方程和连续方程，这两个方程是 双曲线族偏微分方程。
警一ｉａ
ｉｄＶＦ＋Ｖｓｉｎａ
２９。ｙｌ
竿：ｙ一口
ｙｌ＝。ｌｃ一。４，
运动方程式见式（１）：
在波动学中，直接波和反射波的传播在坐标轴
（１）
第７卷第２期 ２０１３年４月
供水技术
ＷＡＴＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖ０１．７ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１３
不同水力过渡数学模型的计算精度分析
李琨，
杨玉思
（长安大学环境科学与工程学院，陕西西安７１００５４）
摘 要：
针对长距离输水管道的安全运行问题，分析了水锤计算数学模型对长距离输水管道
水力过渡计算精度的影响。采用三种不同的数学计算模型对长距离输水管道进行水锤计算，并对 计算结果进行分析，归纳总结了各种数学模型对长距离输水管道水力过渡真实现象的偏离程度。
（７） （８） （９） 为１
１８０
Ｈ（ｉ，，）＋ＢＱ抽（ｉ，Ｊ）＝Ｈ（ｉ一１，Ｊ一１）＋ＢＱ（ｉ一１，Ｊ一１）一ＲＱ（ｉ一１，，一１）Ｉ Ｑ（ｉ一１，Ｊ一１）Ｉ Ｈ（ｉ√）一ＢＱ。。（ｉ，Ｊ）＝Ｈ（ｉ＋１√一１）一ＢＱ（ｉ＋１，，一１）＋ＲＱ（ｉ＋１，Ｊ一１）Ｉ Ｑ（ｉ＋１，，一１）１ 日（ｉ，Ｊ）＝Ｚ（ｉ，Ｊ）一１０
水电站水机电仿真系统的开发及探究
水电站水机电仿真系统的开发及探究摘要：电站水机电一体化的仿真包括了由详细水力系统、发电机组、升压站、等值电力系统构成的中小型电力系统。
对于水电厂水机电耦合问题的研究，通常采用单机无穷大系统进行代替，并非针对本厂的具体数据和参数进行研究，因而相关结论具有参考意义但一般无法对本厂的生产直接形成指导意见。
关键词：水电站水机电仿真系统；开发；水电站在实际运行中，当运行操作或因事故而改变系统的运行状态时，就会产生过渡过程，由于水体惯性的存在，就会引起系统中管道压力、流量、机组转速的剧烈变化，对水电站的运行质量以至安全将产生非常重要的影响。
因此，无论为确定电站设计参数或保证电力系统运行质量都必须对水电站进行静、动态仿真研究。
一、研究水电站水机电系统（HMES）为一类非线性耦合系统，主要包括水力系统、机械系统及电气系统3 个子系统，其动态特性取决于各子系统的共同作用。
其中，水力系统主要包含有压引水系统、调压井、蜗壳及尾水管等；机械系统主要包含水轮机、调速器等；电气系统主要包括水轮发电机、励磁系统、电力系统稳定器及负荷等。
随着水电机组装机容量逐渐增大，调峰调频任务愈发繁重，水电站水机电系统的动态特性对电力系统安全稳定运行的影响日益显现。
大型水电机组的切机或者突然甩负荷将导致电力系统失去较大功率，对系统的功角、频率及电压稳定性都会造成严重影响。
如何准确模拟出大小扰动下水电站水机电系统动态特性，并采取相关措施抑制其对电力系统造成的不良影响已成为水电站建设的主要问题。
作为对真实物理系统进行模拟的重要手段之一，数字仿真凭借成本低、不受外部环境限制等优点，现已成为电力系统研究、规划、运行、设计等各个方面不可或缺的工具。
二、水电站水机电仿真系统的开发1.监控运行系统和仿真系统的一体化。
目前的水电厂基本上都投运了计算机监控系统，监控系统和仿真系统一般都是两个独立的系统，这两个系统一般由不同的单位研制，它们之间可能会通过通讯协议来进行通讯，在两个系统设计之初就缺乏统一的规划和接口，由于存在这个缺陷，仿真系统和监控运行系统不能作到一体化运行，仿真系统一般只能作为员工的离线培训系统。
水电站过渡过程与仿真(1)
1.6 液柱分离与气体释放
❖ 蒸汽形成：水锤不但损坏装在管系里的设备，还可以使管子因内部过 高的压力而破坏，或者由于内部压力低于大气压而压瘪。当边界条件 是使管子的上游减压时，液柱分离现象就可能在管系里发生。减小压 力将引起一个向管系下游传递的压力脉冲，从而降低流体的速度，而 下游的流体在波到达以前，仍以其定常速度运动。管内这两部分流体 速度的差别，势必使液柱受到拉伸，而工业流体是经不起拉伸的。当 压力降低到蒸汽压力时，管内形成蒸汽穴。在一根不等高的管子里， 液柱分离通常在部面的一些高点之一附近处形成，此空穴力图停留在 此高点的下游一侧，同时有液体在气穴下流过，如下图所示。在气穴 形成以后，其体积会继续扩大，直到气穴前后两个液柱的速度相等为 止。根据边界条件，通常上游的液柱会加速而下游的液柱会减速，从 而使上游的液柱赶上下游的液柱。如果在空穴消失的瞬间速度差是V， 那末可以预料水头会增加a V/g。这个水头增量可以大到足以破坏管 子。当下游一侧减压时，例如起动一个泵或开一个阀门时，也可能发 生液柱分离。
.
1.6 液柱分离与气体释放
❖ 气体释放：如果管内液体含有溶解的空气或其它 气体，那末当压力降到饱和压力以下时，举例来 说，比如压力从2个大气压降到0.5个大气压时， 就会在一般工业用液体里通常所具有的许多核上 形成气泡。这些小气泡将大大降低波速。如果液 体压力降到蒸汽压力以下，那末气泡里也会含有 蒸汽。
a K
.
1.3 波速的确定
❖ 考虑管道的弹性，薄壁管波速计 算公式为：
K
a
1c1(K E)(De)
❖ 管子只在上游末端固定时：
c1 1 2
侧向应变
轴向应变
❖ 全管固定住，没有轴向运动：
c1 12
水电站过渡过程与仿真(3)
dx 1 V V a 2 dt
3.1 特征线方程
解得：
1 a
1 dH 1 dV f V V 1 V sin 0 a dt g dt 2 gD a C dx V a dt
分别称为C+上成立的相容性方程和C+特征线方程
H PNS CP BPQPNS
4. 管道末端的阀门:在这里阀门也可以是冲 击式水轮机喷嘴。为分析方便，取阀门中 点水平面作为测压管水头的基准线。在一 般情况下，通过阀门孔口的流量为:
QP Cd AG 2gHP Qr (Cd AG )r 2gHr C A d G (Cd AG ) r
1 dH 1 dV f V V 0 a dt g dt 2 gD C dx a dt
1 dH 1 dV f V V 0 a dt g dt 2 gD C dx a dt
3.2 有限差分方程
把一根管子等分为n段，每一段的长度 为x，如图3-2所示，算出时步为 t=x/a。 在图示网格中，正向倾斜的对角线AP 满足方程C+特征线方程。如果在A点 的因变量V和H已知，则C+相容性方程 (此方程沿C+线成立)可以在端点A和P 间积分，从而可以用P点的未知量V和 H把该方程表示出来； 图上朝负方向倾斜的对角线BP满足方 程C-特征线方程，沿BP对C-相容性方 程积分，用B点的已知条件和P点的未 知条件，可以得出用在P点的同样两个 未知变量表示的第二个方程。 联立求解这两个方程，可以得出xt平面 中以P标出的点在特定时间和位置的参 数。
3.3 基本边界条件
水电站过渡过程计算中水轮机模型单点迭代求解方法及其收敛性研究_门闯社
2 计算流程
在某一计算步长中，水轮机数学模型的迭代 流程如图 1 所示，假设上一时刻的单位转速 n11,0 在迭代收敛域内，采用上一时刻的单位转速做为 初始值，由(15-1)和(15-2)分别求出水轮机单位流 量 Q11 和单位力矩 M 11 ，将 Q11 带入式 (15-3)中便 可求出水轮机工作水头 H t ，将 Q11 和 H t 带入 (15-4)中即可得到水轮机流量 Qt ，将 M 11 和 H t 带 入 (15-5) 即可得到水轮机力矩 M t ，将 M t 带入 (15-6)即可求出水轮机转速 nt ，将 nt 和 H t 带入式 (15-7)即可求出新的单位转速 n11, k ，其中 k 表示迭 代次数。当 n11, k 与 n11, k −1 之间的误差小于最大允许 误差 ζ 时结束循环，否则采用 n11, k 作为新的初始 值，并进行下一轮迭代计算。
∆t ≤
15 D1 2 M g − M t ,0 − M t ( n11 )
π Jn11,0
（17）
即计算步长满足式（22）时条件(3)成立。 综合以上三个条件可得
由式（13）可得
D12 Q11 Cm + Cn A= + C Ca a D 2Q Cm + Cn ≤ 1 11 + C Ca a D 2 Q Cm + Cn D12 Q11 − 2 1 11 − Ca Ca Ca C + Cn D 2Q − 1 11 = m Ca Ca
了单位流量恒定不变， 从而设计了两种迭代顺序， 分别满足混流式和贯流式机组的计算。然而，实 际迭代计算中单位流量并非恒定不变的值，当单 位流量变化较为剧烈时该方法常不能满足计算收 敛性的要求。 在工程应用中，常采用多点迭代方法进行求 解，该方法中需要假设多个未知数值，采用循环 嵌套的方法分别判断其是否收敛[4]。由于水轮机 非线性模型没有明确的函数表达关系，难以保证
二塬子水电站输水系统过渡过程仿真计算研究报告--河海大学_49613.
二塬子水电站输水系统过渡过程仿真计算研究报告河海大学2017年7月二塬子水电站输水系统过渡过程仿真计算研究项目负责人：蔡付林周建旭主要参加人：曹青胡明张雯花玉龙李永发郭强刘跃飞顾金彤河海大学2017年7月目录第一章工程概况和研究内容 (1)第一节工程概况和基本资料 (1)第二节计算研究目的和内容 (6)第二章计算理论和计算方法 (9)第一节计算理论 (9)第二节计算方法 (9)第三章有压输水系统数学模型 (14)第一节管道划分和相关参数 (14)第二节机组特性曲线处理方法 (16)第三节引水发电系统数学模型 (18)第四章机组导叶和调压阀启闭规律的优化选择 (22)第一节说明 (22)第二节机组导叶和调压阀启闭规律的优化选择 (22)第三节调压阀拒动时机组导叶关闭规律分析 (26)第四节调压阀启闭规律的确定 (27)第五章有压输水系统过渡过程计算分析 (30)第一节大波动过渡过程计算分析 (30)第二节小波动稳定性分析 (46)第三节水力干扰稳定性分析 (49)第六章结论与建议 (52)第一章工程概况和研究内容第一节工程概况和基本资料一、工程概况二塬子水电站是利用原设计北干线压力管道1#调节池与2#调节池之间N27+434.1~N29+208.1段，水头差约101m发电。
发完电后，供水水量通过电站尾水再退入原压力管道。
这样，在不影响供水的情况下，充分利用水能资源，做到一水多用。
电站站址位于西安数字学院南侧，电站装机容量2400kW，安装3台混流式机组。
工程为Ⅲ等中型工程，主要建筑物为3级建筑物，次要及临时建筑物为4级建筑物。
本电站采用地面厂房布置形式，厂内共装有三台单机容量为800kW卧式水轮发电机组，总装机容量为2400kW。
输水管线由厂房右侧通过，设有闸阀、调压阀及旁通泄水阀等管线调压设施，满足电站不发电时，保证供水不受影响。
电站厂区建筑物包括主、副厂房、尾水池、尾水管、宿办楼及道路等部分。
青羊沟水电站水力过渡过程仿真计算与分析
作 者简 介 ： 承军 （９ ３ ， ， 程 师 ， 事 水 利 水 电工 程 水 力 机 械 陶 １ ７ 一） 男 工 从
设计 。
最大 水头 １ １ ５ ３ ． ９ｍ
水 轮机 额定 水头
１２７ Ｉ ２ ． ３１ Ｔ
１ ６ ６Ｉ １ ． ２ ｑ
１２ 水 轮 机 、 电机 参数 ． 发 （ ） 轮机 １水 台数 ： （ 机 ） ２ 大 １ 小 机） （
ＨＬ ７ Ｃ Ｌ 一２ Ａ５ ５ ＿Ｊ１ ３ 型 号 ： Ａ６ ５Ｌ 一７ ＨＬ ８ 一 Ｊ１ ０
１ １ 水 位和水 头 ． ．
额定 容量 （ Ｍｗ ） ２ ：１ 额 定 电压 （ Ｖ） １ ． ｋ ：０ ５
额 定 电流 （ ： ４ ． Ａ） １４ ３ ４
９ １ ． ０５
６ ８６ １ ．
上游 校 核 洪 水 位 （ Ｐ一 ０ ２ ， ． Ｑ一２ ２ ０ ｍ。ｓ １ ／
第３ １卷 第 ５ 期
２０ ０ ８年 １ Ｏ月
水 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 站 机 电 技 术
Ｍｅｈｎ ａ ＆ Ｅｅｔｃｌ ｅｈｉｕ ｆ ｙｒｐｗ ｒ ｔｔｎ ｃａｉ ｌ ｌ ｒａＴ ｃｎ ｅ ｄｏｏ ｅ ａｏ ｃ ｃｉ ｑ ｏＨ Ｓ ｉ
Ｖｏ１ ＮＯ． ．３１ ５
Ｏｃ． ０ ８ ｔ２０
２ ９
青羊沟水 电站水力过渡过程仿真计算与分析
。
电站 是 以发 电为 主 的 日调节 中型水 电站 工 程 ， 采 用有 压引 水式 开发方 式 。装机容 量 为 ２ １Ｍｗ ×２ ＋１ ×９ＭＷ ， 共装 设 ３台 混流 式 水 轮发 电机组 。 电
转 轮直径 Ｄ１ ｍ） １ ７ （ ：． ０
抽水蓄能电站水机电系统计算仿真的若干问题分析概要
】】8抽水蓄能电站工程建设文集2008抽水蓄能电站水机电系统计算仿真的若干问题分析周建旭蔡付林胡明(河海大学【摘要】结合若干仿真问题.提出调压室局部损失系数的确定应尽可能结合实际的局部流态,以从数据输入侧实现调压室涌浪过程的实时仿真。
分析机组导叶关闭规律的仿真和调速器的可调性之间的关系,以真实再现导叶运动过程和水力一机械系统动态特性。
给出不同于常规电站的典型过渡工况的仿真要点以及一种简便易行的无功功率调节仿真实现方法。
【关键词】抽水蓄能电站仿真调压室导叶关闭规律无功功率1前言抽水蓄能电站在电力系统中的主要作用是调峰填谷、调频、调相和事故备用,包括抽水、抽水调相、发电、发电调相和静止五个基本运行工况,可逆式机组存在双向旋转,输水系统中存在双向水流,与常规机组比较,抽水蓄能机组运行工况较多,工况转换多样而复杂[1]。
因此,抽水蓄能电站水机电系统计算仿真是抽水蓄能电站仿真机的关键技术问题和难点。
抽水蓄能电站水机电系统计算仿真涉及面广,包括输水系统、可逆式机组、调速器、发电电动机和励磁机等,而水力一机械系统动态仿真是抽水蓄能电站水机电系统仿真的关键模块,要求准确实时地反映机组参量,以及输水系统中各水力元件和特征位置瞬态参数的动态过程。
因此,结合影响水力一机械系统动态仿真程度的主要影响因素——调压室阻抗孔口局部损失系数和导叶关闭规律,进行深入的仿真研究,进而分析抽水蓄能电站不同于常规电站[2]的典型过渡工况的仿真要点,以全面实现系统动态特性的准确仿真。
2调压室阻抗孔口局部损失系数2.1阻抗孔口局部损失系数的确定通常,依据DL/T 5058--1996《水电站调压室设计规范》的规定,流进/流出调压室的水头损失可按11,2式Ah--』…砭V r(u为阻抗孔口流速计算拟定,定义局部损失系数亭=1/#,阻抗孔流量系数可以在甲厶g0.60"一0.80之间选取;或者查膜板式调压室的水头损失曲线和带连接短管式调压室的水头损失曲线得到。
老木孔水电站机组及下游河道的水力过渡过程计算
口
ＣＱ警 一 Ｑ Ｉ ａ 棚。 ＝＋
ｃ ＝Ｑｂ － 一 Ｑｌ Ｑｂ Ｊ
式 中 ， Ｖ、 Ｙ 为 当前 时 刻 本 节 点 的 流 速 和 水 ｐ 。
深 ；Ｖ 、Ｙ ｍ 为上一 时刻 本节 点 的流速 和水 深 ； Ｖ、 ｌ
叶开度 、水 头 、转速 、桨 叶角 度 的传 递 系数 ，ｅ … ｅｈ 、ｅ 别 为 水 轮 机 流 量 对 导 叶 开 度 、水 ｑ、ｅ 分
收 稿 日期 ：２ １ —０ —２ ０２ ３ ８
作 者简介 ：吴维金 （９９一） １７ ，男 ，高 级工程 师 ，主要从 事 水利水 电工程 的规划设计工作 。
２ ２ 水轮 机线 性数 学模 型 ．
，ｔ ｙ 孔 ＝ｅｙ＋ｅｈ＋ｅ 十ｅ声 ｈ ｘ
ｑｔ ｅ ｙ ＋ ｅ ｈ ＋ ｅ ｘ ＋ ｅ ｝ ＝ ｑ ｑｈ ｑ ｑ
水 轮 机 型 号 Ｇ Ｄ ２一 Ｗｊ ８ ，转 轮 直 径 Ｚ ３０ Ｆ ０ Ｌ 一７
＝
７８０ｍ ０ ｍ， 最 大 运 行 水 头 １ ． ４ ０ｍ，额 定 水 头
河 床式 厂房 布 置 ；水库 正 常 蓄水 位 ３８０ ５ ．０ｍ，相应 库容 约 １３亿 ｍ ；电 站 总装 机 容 量 ３０ＭＷ，多年 ． ３ ６
平 均年 发 电量 ｌ ．４亿 ｋ ｈ ５３ Ｗ・ 。
２ 数 学 模 型和 计 算 方 法
２ １ 水轮 机 特性模 型 ．
１ ）水库 水位 校 核 洪 水 位 （ ＝０ １ ， Ｑ ＝７ ０ ３ｓ Ｐ ．％ １７０ｍ ／ ） ３ １９ ６ ．９ｍ， 设 计 洪 水 位 （Ｐ ＝ ０ ２ ， Ｑ ＝ ．％
Ｇ （ ） ＝Ｔ ５ ｆ ｓ ｗ ＋
水电站引水发电系统过渡过程整体物理模型试验探讨_杨建东
水电站水力机械过渡过程仿真计算
水电站水力机械过渡过程仿真计算
庞敏
【期刊名称】《四川水力发电》
【年(卷),期】2022(41)2
【摘要】利用仿真计算软件输入水电站基本资料数据,建立计算节点图,制作各节点水头损失表;建立水电站水力-机械系统数学模型和动态工况组合数据文件;最后基于模型和数据对大波动过渡过程、小波动过渡过程、关闭规律优化和调速器参数优化进行计算。
结合水电站数据收集和仿真计算,在电站运行维护中能更好地了解机组动态参数和运行状态,有利于减少事故、消除隐患,增强了电站运行维护工作的安全性,又提高了运行维护人员的专业技术。
【总页数】5页(P63-66)
【关键词】过渡过程;仿真计算;调节保证计算;大波动过渡过程;关闭规律优化
【作者】庞敏
【作者单位】华电金沙江上游水电开发有限公司苏洼龙分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM622;TK72
【相关文献】
1.水电站水力--机械过渡过程仿真计算基本资料
2.水电站水力——机械过渡过程仿真计算基本资料
3.青羊沟水电站水力过渡过程仿真计算分析
4.MATLAB在水电站水力过渡过程计算仿真中的应用
5.水电站水力过渡过程仿真计算研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
水电站过渡过程与仿真课件
评估方法：可以采用定量评估和定性评估相结合的方法，通过对比分析仿真结果与实际结果，评估 仿真课件的准确性和可靠性。
评估流程：首先需要制定评估计划，明确评估目标、评估指标和评估方法；然后进行仿真实验，收 集仿真数据；接着对仿真数据进行处理和分析，得出评估结果；最后根据评估结果对仿真课件进行 改进和优化。
课件制作注意事项
内容要简洁明了， 突出重点
图文并茂，增强 视觉效果
注重实践操作， 提高学员实际操 作能力
注重交互性，增 强学员参与度
06
水电站过渡过程仿真课 件应用与效果评估
仿真课件应用领域与方式
● 仿真课件在水电站过渡过程中的应用 * 用于模拟和预测水电站过渡过程 * 帮助工程师理解和分析复杂的水 电系统
仿真课件的应用：通过仿真课件可以模拟导叶和桨叶的协联关系，帮助理解过渡过程的原理
04
水电站过渡过程仿真模 型
仿真模型建立方法
添加项标题
确定仿真目标：明确仿真目的和需求，确定仿真范围和精度。
添加项标题
模型参数确定：根据实际数据和经验，确定仿真模型的参数 和初始条件。
添加项标题
模型应用：将建立的仿真模型应用于水电站过渡过程的模拟 和分析，为实际运行提供参考和指导。
库水位变化对机组安全性的 影响
机组负荷变化对机组影响
机组负荷变化对机 组转速的影响
机组负荷变化对机 组效率的影响
机组负荷变化对机 组振动的影响
机组负荷变化对机 组稳定性的影响
调速器工作原理
调速器的作用：调节水轮机的转速， 保持机组稳定运行
调速器的类型：机械调速器、电气 调速器和微机调速器等
水电站过渡过程与仿真(2).ppt
❖ 因为我们对流体只作一维分析，所以流体的各种参数均采用断面平均 值，例如平均压强、平均流速等等。因为水流是渐变流，压强沿过水断 而呈直线分布，因而断面的平均压强可以用断面的中心的压强代替;又因 为水流是渐变流，所以用平均流速计算动量和动能时所应加的修正系数 近似等于1。由此可见，以下我们所建立的基本方程式，严格说来，不 能用于弯道、叉管和水轮机的尾水管。不过，一般说来，这些管段的长 度都比较短，在整个管道系统中所占的比重都比较小，因而不致引起明 显的误差。但是，当水电站的引水道较短，而尾水管相对较长时，如果 仍采用一维流动的基本方程式进行计算，其误差可能就不容忽略了。
❖ 对加衬隧道可以建立包括泊松比影响的方程组。但在 大多数情况下，这个因素的附加精度是不保证的，因为另 外一些不确定因素似乎也是同等重要的。其它一些可能是 相当重要而尚未研究的因素有:流体的体积模数的非线性 特性、截面不圆、某些管子材料的非线性特性、摩擦损失、 粘弹性损失及滞后损失。
❖ 塑料管：如果采用适当的体积模数及泊松比，则为金属 管所建立的公式在计算塑料管内的波速时也是令人满意的。
pA [
pA
( pA) x
x]
0Dx
A s in x
A
dV dt
x
A
p x
0D
gAsin
A dV
dt
0
2.1 运动方程
❖ 假设切应力与定常流相同， 根据达西一威斯巴哈 (Darcy_Weisbach)公式有
f V V 0 8
❖ 而： dV V V V dt t x
p H Z
p g(H Z ) g(H sin )
❖ 圆隧洞:
❖ 带衬圆隧洞:
水力机械过渡过程计算研究
华中科技大学硕士学位论文水力机械过渡过程计算研究姓名：杨剑锋申请学位级别：硕士专业：水利水电工程指导教师：刘昌玉2011-05-31摘要近几十年来，我国的水电事业取得了巨大的成就，总的水电装机容量已居世界首位。
随着我国水电事业的高速发展，一大批大型电站和特大型电站已经处于建设阶段或者设计阶段，在目前的发展形势下,水电站的过渡过程研究显得尤为重要。
过渡过程广泛存在于水电站发电过程之中，是水、机、电系统相互影响的非线性过程，涉及到引水发电系统的每一个环节。
本文通过建立引水发电系统中各个环节的数学模型，利用特征线法，龙格库塔法，拉格朗日插值法和迭代法等数学方法对数学模型及边界条件进行了求解分析，考虑了水轮机转速变化对流量的影响，充分考虑了水锤过程和调压室涌浪过程的相互影响。
本文在C++ Builder平台上开发了过渡过程程序，对某水电站进行了过渡过程仿真计算，为该电站选取了合适的导叶启闭规律，确定了调压室的安装高程，计算了引水管道内的压力分布，绘制出水轮机的转速、工作水头和输出转矩的变化曲线，得到了调压室水位波动、压力管道内的压力和流量波动的规律；论证了此水电站在该设计方案和控制策略下能安全，稳定，高效的运行,并对过渡过程计算中的可能误差进行了分析讨论。
基于计算机的过渡过程计算能准确反应过渡过程的实际过程，其计算快速准确，计算结果直观且便以分析，可以为水电站的优化设计和控制规律的合理选择提供数据依据。
关键词：水电站；过渡过程；水轮机；调压室AbstractIn recent decades, China's hydropower has made great achievements, with a total installed capacity of hydropower being ranked first in the world. With the rapid development of hydropower, a large number of large power stations are in the project construction or in the design stage. In the present situation, the research on transient process of hydropower station is very important.Transient process is widely shown in power generation process, it is a complex nonlinear system affected by the water system, mechanical system and electrical system. The process involves every element of the hydropower generation. The paper establishes the mathematical models of the water diversion and power generation system, then the paper makes solution analysis on the mathematical models with the methods of characteristic method, Runge-Kutta method and other methods. The paper fully considers of the affection of the flow speed of hydraulic turbine and the affection between water hammer and surge tank.The author develops the simulation program of the transition process of a hydropower station on C++ Builder platform, chooses the appropriate laws of the guide vane opening and closing, determines the elevation of the installation of surge tank, calculates the pressure distribution within the pipelines, draws the turbine speed, working head and the output torque curves, gets the laws of water level fluctuation of the surge tank, the pressure and flow inside the pressure pipes. The station runs safely, stably and efficiently in this design and control. The possible error in the calculation is analyzed and discussed.The calculation of the transient process based on the computer is fast and accurate reflecting the actual process of transition, and the result is intuitive and easy to be analysed, providing the data basis for optimal design and reasonable control.Keywords：Hydropower Station; Transient Process; Turbine; Surge Tank独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２２ 水 轮 发 电机 组 （ 机 ， 、 ） 本 参 数 ． 大 ，机 基 Ｊ 水 轮 机 型号 ： Ｌ ６５ Ｌ一 ７ ／２ Ｈ Ａ ８ 一 Ｊ １７１２
额定 流量 ： ２５ ／ ． ３ ２ ． ９８ ｍ ／ ２ ６ ｓ
・
设计与研究 －
青羊沟水 电站 水 力过渡过程仿真计算分析
王 雨 云 （ ‘ 省 水 利 水 电 勘 测 设计 研 究 院 ， 甘肃 甘肃 兰州 ７ ０ ０ ） ３ ０ ０
摘要 ： 为确保 青羊沟水电站安全稳 定的运行 ， 保证 电能质量 ， 通过对 大、 小机组 水力过渡过程进 行 大波动 、 小波动分 析计算， 以便寻求合理的导叶关闭规律 ， 为调 压并、 压力管道 等输 水 系统参数和机组 Ｃ ２ 的设计优化、 Ｄ值 安全运行提
算， 以寻 求 合 理 的导 叶 关 闭 规 律 ， 调 压 井 、 力 管 道等 输 水 为 压 系 统 参 数 和 机 组 Ｃ ！ 的 设计 优 化 、 运 行 提 供 依 据 。 Ｄ值 安全
２ 电站 概 况
额 定 功率 ：３９ ６１ ． ０ Ｍｗ ２ ． ／０５ ３ ２ 超 发 功率 ：６３０１ ． ２ Ｍｗ ２ ． ／１ ７ ３ ５ 额定 转速 ：２ ． ６ ０ ｒ ｉ ４ ８６ ０ ／ ｎ ／ ｍ
水 头 １６１ ｎ 额 定 水 头 ｌ６ ｍ ０ ． Ｉ， ８ １ 。本 电站 引 水 发 电系 统 由进
额 定 效 率 ：３５ ９ ． ９． ％／３９ ％ 最高 效 率 ：４ ％／４０ ９ ． ９． ５ ％ 发 电 机型 号 ：Ｆ ３ １／６ ＯＳ １— ０３０ Ｓ ２ — ４３５ ／Ｆ ０ １／０ ０ 额定 频 率 ：０ Ｈ ５ ｚ 额 定 功率 ：３ ／００ Ｍ ２ ． １ ． ｗ ０
供依 据 。
关键 词 ： 羊 沟 水 电 站 ； 力 过 渡过 程 ； 真计 算 青 水 仿 中 图 分 类号 ： Ｐ １ ： ７ Ｔ ３ ９７ ３
１ 引言
文献 标 识 码 ： Ｂ
文 章 编 号 ：０ ５ ０４ （０ ０ １ — ０ ４ ０ ２ ９ — １４ ２ １ ）０ ０ １— ３
第 ４ ６卷 第 １ Ｏ期
２１ ０ ０年 １ ０月
甘 肃 水 利 水 电 技 术
Ｇａ ｓ ａ ｅ ｎｓ ｒ ａ ｙ ａ ｄ Ｈｙ ｒ ｐｏ ｒ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｎ ｕ Ｗ ｔ ｒ Ｃｏ ｅ ｖ ｎｃ ｎ ｄ ｏ ｗｅ ｃ ｎｏ ｏ ｙ
Ｖｏ ． Ｎｏ １ １ ４６． ．Ｏ ０ｅ ．２ ０ ｔ． ０１
额 定 功率 因数 ：．（ 后 ） Ｏ 滞 ８
电 站 设计 引用 流 量 ：５３ ｍ ／ ５ ． ３ ｓ
水 电 站 水力 过 渡 过 程 是 水 、 、 系 统 相 互 影 响 、 互 制 机 电 相
约的复杂过渡过程 ， 也是水 电站实际工作过程 叶不 可避 免的 ｌ
一
种 特 殊 运 行 工 况 。 别 是 水轮 机甩 负 荷 计 算 是 水 电 站 和水 特
力 机 组 设 计 不 可 缺 少 的 一 项工 作 。随 着 计 算 机 应 用 的推 广 ，
在 大 中 型 水 电 站 和 压 力 引 水 系 统 比较 复 杂 的 电 站 设 计 中 越 来 越 多 地 采 用 计 算 机 进 行 水 力 过 渡过 程 仿 真 计 算 。 为 确保 青 羊 沟 水 电站 安 全 稳 定 的运 行 ，保 证 电能 质 量 ，
超 发 功率 ： ５３１ ． ２ ．１ １０ ＭＷ
水 口 、 水 发 电隧 洞 、 压 井 、 力 管 道 主 管 及 支 管 组 成 ， 引 调 压 水 流 通 过 水 轮 机 后 由 尾 水 渠 流 人 河 道 。进 水 口段 长 ２ Ｉ ７ Ｉ， Ｔ 宽
４６ ｍ， ４６ ｍ。 引水 发 电 隧洞 为 圆形 有 压 涮 ， 径 ４ ． 高 ． 洞 ． ｍ， ６
飞逸 转速 ： ３ ． １ １ ， ｒ ｉ ８ ７９ ２ ５６ ／ ｎ ／ ｍ
青 羊 沟 水 电站 位 于 甘 肃 省 洒 泉市 肃 北 蒙 古 族 自治 县 鱼 儿 红 乡 境 内 的疏 勒河 干 流 上 ， 有压 引水 式 日调 节 中 型水 电 为 站 。 电 站 最 大 水 头 １３ ２ ｉ， Ｉ 平 均 水 头 １３６ ｎ Байду номын сангаас 小 ３ ． ｎ ｌｌ ４ 』权 Ｊ ２ ． Ｉ， ３
长 ７ ｌ ７５ 纵 坡 １ ６ ．３ 。 室 式 阻抗 调 ｒ 井 布置 于副 ７ ． ｍ， ９ ／ ５８ ７ 多 ２ 瓦
厂 房 上 游 侧 ， 下 室 内 径 为 １ ｎ阻 抗 孔 直 径 ２７ 底 部 高 其 ０ ｉ， ． ｍ， 程 ２ ９ ． ９ ｉ， 部 高 程 ２ ２ ． 其 上 室 内径 为 ３ Ｉ， ２ ２８ ｎ 顶 ９ ３５ ０ ｍ； ０ １Ｉ ｌ 底 部 高 程 ２ ２ ． ｎ 顶 部 高 程 ２ ３ ． 调 压井 底 部 垂直 ３５０ Ｉ， ０ ３ ５５ ｍ。 ０ 接 总 长 ３０ ｍ、 径 ４０ １ 的 压 力 管 道 主 管 。 压 力 主 管 末 １ 内 ． １ １
高程为 ２９． 安装问高程为 ２０． １７０ ｍ， ６ ２１０ ０
２１ 电站 基 本 设 计 参 数 ． 枢 纽 校核 ／ 计 洪 水 位 ：３７１ ／３５０ 设 ２ ２ ．３ｍ ２ ２ ． ｍ ０ 枢 纽 正 常／ 低 运 行 水 位 ：３５０ ／３ ３０ 最 ２２． ｍ２２． ｍ ０ ０ 校 核 ／ 计 洪 水 尾 水 位 ：１９６ ／１ ８ ０ ｍ 设 ２９． ｍ２９． ０ ７ 正常， 计， 设 最低 尾 水 位 ：１３ ０ ｍ ２９ ． ／１２ ２ ｍ ２ ９ ． ／１２１ ｍ２ ９ ． ０ ５ ０