基于模拟退火算法的水轮机导叶分段关闭规律优化

为了解决水电站过渡过程中输水系统水锤压力和机组转速上升难以协调控制的问题,保证电站安全运行,建立了一种水轮机导叶关闭规律非线性优化模型,该优化模型可以调整各控制参数的重要程度并应用于多工况优化.基于水力瞬变计算的特征线法,应用模拟退火算法对该优化模型进行计算,寻找满足调节保证计算要求的较优关闭规律.结合工程实例,针对蜗壳末端最大压力和机组转速最大上升率2种控制工况,比较导叶一段直线关闭和二段折线关闭的数值计算结果,并应用模拟退火算法对折线关闭规律进行优化.使用优化后的关闭规律进行过渡过程计算,蜗壳末端最大压力、机组最大转速上升率和尾水管进口最小压力均满足调保计算要求,且安全裕量较大.结果表明,模拟退火算法可以快速优化导叶关闭规律,且算法稳定性较好,安全裕量分配合理,为类似工程的导叶关闭规律优化提供了新方法.     

导叶关闭规律非线性评价函数及多工况优化

基于多目标优化基本理论,建立了一种针对导叶关闭规律优化问题的非线性评价函数,并根据导叶关闭规律优化的特点,采用遗传算法建立了导叶关闭规律的多工况优化模型.运用建立的评价函数与优化模型,对某实际电站进行了导叶关闭规律优化计算,并与采用线性评价函数的优化结果进行了比较分析.采用线性评价函数优化的导叶关闭规律,机组最大速率上升值为49.4%,与控制值50%接近,安全余量仅为0.6%,但蜗壳末端最大压力头和尾水管进口最小压力头的安全余量分别为4.717和2.812 m,相对较大;采用非线性评价函数,不需要试算权系数,仅需要给定各优化目标的控制要求即可得到优化的导叶关闭规律,虽然蜗壳末端最大压力头和尾水管进口最小压力头的安全余量分别减小到2.501和1.765 m,但机组最大速率上升值为46.1%,安全余量提高到3.9%,各目标的安全余量分配比较平均.基于非线性评价函数的多工况导叶关闭规律优化得到的结果虽然对单个工况不一定是最优解,但能保证所有工况的各优化目标均能满足控制要求且安全余量分配比较平均,比单工况优化结果更符合实际控制要求.     

微粒群算法在水轮机导叶分段关闭

微粒群算法是一种新型集群智能优化算法,具有易编程实现、依赖的参数少且收敛快的特点。结合水电站甩负荷过渡过程问题实际,提出了通过搜寻微粒群在多维空间中的最佳位置来实现水轮机导叶分段关闭折点的寻优。最后通过实际算例验证了该算法的有效性,从而为水电站甩负荷运行时导叶关闭规律的优化提供了一种新的求解途径。     

机组导叶关闭规律对相继甩工况的影响

针对“一洞两机”布置型式的抽水蓄能电站,基于瞬变流理论和特征线法,采用多种关闭规律对实际工程进行数值模拟;分析不同关闭规律对相继甩负荷工况时尾水进口最小压力产生影响的内在机理,得到针对尾水进口最小压力的最优关闭规律求解方法.结果表明不同关闭规律可决定尾水进口最小压力出现在先甩机组还是后甩机组工况.采取适当的先慢后快关闭规律可以使得2台机组在各自最不利时刻点的尾水进口最小压力近似相等,并优于其他关闭规律.求解该关闭规律步骤：初步选择一种两段折线关闭规律,若后甩机组尾水进口最小压力小于先甩机组的,则应将关闭规律做调整：将第1段折线斜率改小,将第2段折线斜率改大;若后甩机组尾水进口最小压力大于先甩机组的,则反之,直至2台机组尾水进口最小压力近似相等为止.     

运用正交设计法优化高水头水轮机导叶关闭规律

以福建省福鼎桑园水库电站为例，针对高水头水轮机在运行水头变化较大的情况，运用正交设计法，优化导叶关闭规律，以降低水轮机过渡过程中蜗壳及压力引水系统水击压力上升值和机组速率上升值，优化结果具有明显的经济效益。     

轴流转桨式水轮机协联关闭规律选择及优化分析

合理的水轮机关闭规律对控制水电站水力过渡过程调保参数非常关键,由于桨叶-导叶双调节的存在,轴流转桨式水轮机的关闭规律的选择和优化较为复杂.基于对轴流转桨式机组协联飞逸曲线的特性分析,提出了一种新型导叶桨叶协联关闭规律:机组发生甩负荷时,导叶一段直线或折线关闭,桨叶一段直线开启,结合数值仿真计算分析,验证了该关闭规律能够...     

基于正交设计的灯泡贯流式机组关闭规律优化

建立以转速升高、导叶前水压力以及轴向水推力组成的过渡过程目标函数,选取了相应的权重系数.采用适于多因素、多水平的正交设计计算法进行机组关闭规律寻优.给定导叶第一段关闭时间,以第二段关闭时间、分段点开度和桨叶关闭时间为因子,每个因子取4水平进行正交设计计算.研究表明:最佳导叶、桨叶关闭规律下,转速升高、导叶前水压力、轴向水推力以及尾水管进口压力等过渡过程品质较优化前有明显的改善.桨叶缓慢关闭能减小引水管中水击压力以及尾水管进口的真空度,可显著降低机组转速升高及轴向反推力.通过正交设计计算法可以寻求较佳的关闭规律,使灯泡贯流式机组在甩负荷时获得较好的过渡过程,对保障电站安全稳定运行具有指导意义.     

抽水蓄能电站机组转动惯量GD~2敏感性分析

机组转动惯量GD2的不同取值对调节保证参数的影响较大。以某抽水蓄能电站为例,通过水力过渡过程仿真计算,对该水电站机组导叶关闭规律进行了优化处理,在最优导叶关闭规律的基础上研究不同机组GD2取值对机组最大转速上升率、蜗壳进口最大内水压力和尾水管进口最小内水压力的影响,得到了机组GD2与机组最大转速上升率、蜗壳进口最大内水压力和尾水管进口最小内水压力之间的关系,并进一步验证了该水电站机组GD2初步设计值的合理性。     

多级离心泵叶轮与导叶的匹配特性

基于CFX软件,采用k-ε模型对某一立式三级离心泵全流场进行数值模拟,并进行试验验证,表明在设计工况下数值计算结果与试验结果吻合较好,但泵内流场分析发现,叶轮-导叶间隙及导叶内的流动损失较大.为了减少流动损失,提高多级离心泵叶轮与导叶之间的匹配特性,分别重新设计4种采用不同进口结构形式的导叶.在设计工况下对4种不同进口的导叶模型进行定常数值计算,并对水力性能、内部流动规律及叶片表面压力分布规律进行分析.结果表明:导叶进口采用扩散结构,与叶轮出口边相平行的模型水力性能最好;导叶进口采取扭曲结构时,能够提高叶轮扬程,但也会增大导叶与叶轮间隙的流动损失,并导致导叶进口压力不稳定;当导叶进口与叶轮出口平行时,可以减小导叶内的流动损失,提高导叶的水力性能;当导叶进口与轴线平行时,可以弱化叶轮与导叶之间的干涉作用,提高叶轮的水力性能,但会增大叶轮与导叶间隙处产生的流动损失.     

水泵水轮机不同导叶开口的驼峰特性

为研究水泵水轮机在不同导叶开口下的驼峰特性,对某一电站水泵水轮机模型水泵工况进行试验,得到不同导叶开口下的驼峰特性曲线,结果表明随着活动导叶开口减小,在低负荷区水泵工况扬程越高,扬程趋势越陡,同时驼峰现象更明显,但是驼峰区域变小.在试验研究的基础上,对该模型进行三维实体建模,并进行网格划分,采用SST k-ω模型、标准k-ω模型、RNG k-ε 模型和标准k-ε模型分别对19 mm活动导叶开口下各个工况点进行数值模拟,最终确定SST k-ω湍流模型能够较好地符合试验结果.分别选取13,19,25 mm活动导叶开口进行数值模拟,得到水泵工况的扬程、力矩和效率与流量的关系曲线,与试验结果对比,其变化趋势一致.针对19 mm活动导叶开口低负荷工况点、驼峰区工况点、最优工况点和超负荷工况点进行流动特性对比分析,表明驼峰特性与转轮流道内和固定导叶部分流道内的流动分离及旋涡有关.     

盐阳离子类型对红壤裂缝开闭规律的影响

为了探究灌溉水中盐离子浓度及类型对土壤裂缝变化过程的影响,为南方灌溉用水安全提供数据理论支持,采用蒸馏水配置15.0,10.0,5.0和2.5 g/L等4个质量浓度梯度的NaCl,KCl,CaCl2和MgCl2等4种类型溶液,分别浸泡南方亚热带地区的典型红壤,并且采用恒温蒸发模拟干燥过程和喷湿法模拟增湿过程,结合数字图...     

水工弧形钢闸门振动及启闭机械维护分析

水工弧形钢闸门振动问题对水利枢纽营运安全具有重要意义。分析结构形式、工作性态与水力环境特点,得到环境边界条件、水流特性与结构自身形式对振动特性影响规律。数值计算与监测资料分析表明,开启角度、相对水深和结构形式均影响闸门振动位移、振动加速度、基频、自振频率等变化规律。     

基于CFD的斜三通管水力特性分析及流场计算

为探究不同出口夹角下的斜直三通管水力特性,揭示水流所受重力作用下不同入口雷诺数、斜直三通管主管与支管间夹角、局部水头损失系数三者之间相关关系,阐明斜直三通管内部流场分布情况.采用Solidworks 2016对不同夹角斜三通管建立物理模型,利用Ansys 18.0软件进行网格划分与数值计算,运用Tecplot软件进行后处理.结果表明:ζ₁₃,ζ₁₂均随着雷诺数的增加呈现降低趋势,且在雷诺数大于127 616之后呈现缓慢降低趋势;ζ₁₃随着三通管夹角的增加呈现增大趋势,ζ₁₂随着三通管夹角的增大呈现降低趋势;在相同雷诺数下,压力云图在夹角小于90°时分布较为均匀,夹角大于90°时开始出现低压区;速度云图和流线图均随着夹角的增大呈现紊乱和不规则分布;湍流强度随着夹角的增大呈现增大趋势.在实际生产应用中应尽量减少三通管夹角的大小以减少能量损失,提高过流能力.