超长大容量引水发电系统水力过渡过程试验及仿真分析

为探究典型水力过渡过程工况下超长大容量引水发电系统的动态响应特性,以锦屏二级水电站(8×600 MW)为例,基于HYSIM软件提供的用户自定义建模功能,建立了差动式调压室、混流式水轮机、筒形阀等系统主要元素的HYSIM仿真模块,并根据系统内部机理及其运行特性,最终搭建出完整的超长大容量引水发电系统水力过渡过程仿真模型....     

大型抽水蓄能机组调节系统建模与仿真平台开发

抽水蓄能电站在电力系统中具有削峰填谷、调频调相等重要作用,水电站水力机械的事故多发生在其过渡过程中,为方便对过渡过程进行仿真分析,建立其调节系统数学模型并开发仿真平台具有重要的研究和应用价值.针对大型抽水蓄能机组调节系统建模过程中存在的困难,采用分段建模原理建立长引水系统模型,采用RBF神经网络建立水泵水轮机模型,并进行了空载频率扰动和增减负荷等试验分析.仿真结果表明,所建模型在一定程度上反映了实际机组特性.基于LabWindows/CVI虚拟仪器软件,应用ActiveX交互技术实现仿真平台与Matlab的通信,开发了所建模型相应的仿真平台,为研究人员和现场运行维护人员进行仿真测试提供了一个友好的人机交互仿真环境.     

高水头引水式水电站机组之间水力干扰的研究

为了解决高水头引水式水电站机组之间水力干扰问题，建立用MATLAB软件仿真水轮机调节系统的数学模型，分析了K值大小，机组运行工况，调压井参数，管道参数对机组间水力干扰的影响，并提出了改善机组水力干扰的措施。     

基于Flowmaster的不同阀门开度对供水管网优化

为了进一步提高供水管网的优化性能,利用 Flowmaster仿真软件,给出了管道、闸阀、阀门开度控制器等原件的建模过程,研究了阀门在不同程度下开启度对优化供水管网系统的影响,并建立多组对比模型参数进行仿真且着重分析了在阀门不同开启度下系统中管道阻力系数的变化.首先以流体管路系统为研究对象,对系统整体进行建模,其次对闸阀、管道的阻力损失规律进行优化分析,最后针对不同供水工况分别探究了阀门开启度对管道阻力损失的影响,得出最佳阀门开启度.结果表明,当供水管网系统分别处于大、小流量运行工况时,此时应根据用户实际用水需求量、阀门阻力系数、管道损失系数等方面因素综合调节各阀门开度,从而可以适当降低管网中的水力阻力损失,优化供水管网系统.     

基于Flowmaster的提灌站稳态和过渡过程仿真软件开发

提灌站是保障丘陵地区农业灌溉用水的重要基础设施。在提灌站方案设计中,提灌站稳态和过渡过程仿真计算对合理确定设计参数和防止水锤破坏非常重要。为此,将专业的流体系统仿真软件Flowmaster与可视化编程技术相结合,开发了提灌站稳态和过渡过程运行仿真软件。该软件可以方便地计算提灌站稳态运行下实际运行工况点参数和过渡过程运行下阀门后压力、水泵流量和转速等参数的变化。通过实际案例计算表明:仿真软件的计算结果与实际测试结果基本吻合,为提灌站工程设计人员提供了一个较为方便快捷、安全可靠的设计方案优化工具。     

基于Pro/E和ADAMS的装夹机械手运动仿真

研究了机械手的运动仿真,介绍了运用三维建模软件Pro/E和仿真软件ADAMS相结合的方法建立少自由度并联机构的运动仿真,利用这种方法成功地对一个可调装夹机械手进行运动仿真的实例.充分显示了2种软件的无缝连接,可提高仿真的效率,加快新型机械手机构实际应用的速度.     

Flowmaster在泵站过渡过程分析中的应用

讨论了利用Flowmaster进行泵站水力过渡过程计算的技术要点,给出了管道、泵组、阀门、空气阀等元件的建模过程,研究了Flowmaster所没有提供的隧洞、调压井等元件的建模方法.通过引入压力修正系数,实现了基于管道模型的隧洞建模.通过修改有限面积水库模型,并组合流入流出系数,实现了调压井建模.结合国内某泵站,采用上述模型进行了过渡过程计算,获得了各工况下管道和隧洞水压力变化情况.针对断电工况的倒流和启动工况的负压,探讨了泵后阀门关闭规律和空气阀布置方案,使倒流得以控制,负压得以消除.     

纯电动车用CO2空调整车热管理系统仿真研究

针对某款商务车型设计了一套用CO₂热泵空调的整车热管理系统。通过一维CFD仿真软件Flowmaster对整车热管理系统进行建模并在NEDC工况下进行仿真分析,将CO₂空调与传统制冷剂R134a以及PTC电加热进行性能对比。结果表明:在夏季仿真过程中电机温度保持在90℃以下,电池组温度在40℃以内,乘客舱温度在开启空调的170 s后达到设定值,随后一直稳定在25℃;冬季仿真过程中,乘客舱温度在空调开启后147 s达到设定的25℃。冬夏季仿真均符合设计要求。     

一种基于MATLAB的汽车平顺性模拟仿真分析方法

为了快速、准确地模拟汽车平顺性,介绍了一种基于MATLAB的乘用车平顺性模拟仿真方法。通过建立整车的平顺性数学模型。在MATLAB软件的图形用户界面(GUI)开发环境下,用M语言编写程序,获得汽车平顺性模拟仿真系统。用户只需要在系统界面下输入对应的参数,便能自动获取平顺性的各种预设指标。基于此种仿真方法不仅能够消除实际道路试验中道路、气候等因素对汽车平顺性能测定的影响,而且具有方便快捷、重复使用等优点。     

调速器参数对水电站水力干扰过渡过程的影响

水力干扰是一洞多机水电站运行中存在的一种特殊工况,是水电站调节保证计算的重要内容。运用特征线法建立分岔管模型,引入三阶发电机模型,励磁模型及负载模型,建立了完整的水机电联合仿真模型。在此基础上,研究了机组调速器参数对水电站机组水力干扰过渡过程的影响,结果表明:机组并无穷大电网,采用功率调节相比频率调节出力波动幅值较小,但调速器参数对水力干扰过渡过程的影响较小;机组并孤立电网,调速器参数水力干扰过渡过程的影响较大,其中调速器暂态转差系数的影响最为显著。采用多目标粒子群(MOPSO)算法在孤立电网条件下对水电站调速器参数进行了优化,显著改善了电站的水力干扰过渡过程,为一洞多机布置形式电站的调速器参数整定提供了一种可行的方法。     

小型水轮发电机组综合控制器研究

优良的发电机组控制系统不仅可保证发电机组安全可靠地运行，而且能够有效地改善电力系统静态、动态和暂态稳定性。为进一步提高小型水轮发电机组的综合自动化水平，提出了一种集机组保护、励磁控制、调速控制、水机自动化、并网控制、温度巡检和通讯等功能于一体的水轮发电机组综合控制器。完成了整个装置的硬件设计、给出了软件设计的主流程图，分析了综合控制器的功能实现原理。该控制器以数字信号处理器（DSP）TMS320F2812和复杂可编程逻辑器件（CPLD）EPM7128为核心控制器件，其中DSP实现主控制功能，CPLD完成系统逻辑控制，使得整个综合控制器具有可靠性高、灵活性好、适应性强等特点。     

水轮发电机组便携式实时数据分析

在水轮发电机组的振动监测中，为了能在数据采样实时观察数据波形并保存数据的同时，又可进行在线式的数据分析，研制了便携式实时振动监测系统。介绍了虚拟仪器开发平台LabWindows/CVI在水轮发电机组实时振动监测系统中的应用,讨论了该系统的硬件、软件体系、结构和功能。     

水力发电机组轴系哈密顿建模与 动力学特性分析

为研究水力发电机组轴系横向振动特性,以水力发电机组轴系为研究对象,首先将转子转轮形心定义为广义坐标,利用系统能量函数推求广义动量,组成系统一阶微分运动方程.将轴系外部作用力包括不平衡磁拉力与水力不平衡力作为输入控制项,建立了水力发电机组主轴系统广义哈密顿控制模型.通过算例求解得到了机组转速与阻尼系数变化时系统非线性动力学响应的分岔图、轴系轴心轨迹图和时、频域图.结果表明:在转速一定的情况下系统稳定性受到阻尼系数变化影响.当阻尼系数较小时系统运动不稳定,存在明显的倍周期现象,振动响应剧烈;当阻尼系数逐渐增大时,轴心振幅减小并稳定为周期运动.上述结果为水力发电机组轴系稳定运行提供了理论依据,同时也为进一步研究机组在不同外部输入激励下的振动控制提供了新的思路.     

水轮发电机组故障诊断技术

文章主要从水电站的实际情况出发,对水电站机电设备状态监测和故障诊断的意义、定义和特点进行了描述,并对现有的设备故障诊断技术的研究及应用现状进行了分析,同时指出了未来水电机组故障诊断技术中应研究的重点方向.     

模糊故障诊断在水电机组中的应用

根据水轮发电机组的振动特点，本文探讨了适合于水轮发电机组的振动故障诊断方法，提出了将模糊技术应用于水轮发电机组振动故障诊断的思想，简要阐述了模糊故障诊断的基本原理，列出了水轮发电机组的征兆集和故障集，并根据征兆集和故障集的相互关系，提出了相应的模糊关系矩阵。最后通过模糊关系矩阵的运算，确定水轮发电机组的故障模糊向量。并以实际机组的振动故障为实例，验证模糊故障诊断方法的可行性和优越性。     

水轮机综合特性的可视化建模

提出了一种处理水轮机综合特性曲线的三维曲面可视化建模方法。作为算例，建立了某水电站混流式水轮机模型综合特性曲线的可视化三维图形, 并运用等值线法还原为等效率线与模型综合特性曲线进行对比。结果表明，运用该方法生成的数据误差小、精度满足工程要求。该方法简单易行,物理意义明确直观,特别适用于水轮机选型设计及水力机组水力过渡过程计算。     

基于MATLAB的水力机组过渡过程计算软件开发与应用

当前水力机组过渡过程计算软件针对某一特定类型电站进行开发,灵活性不够,可视化不足。为此开发了基于MATLAB的水力机组过渡过程计算软件,该软件可以对水电站进行全模型仿真,模型添加修改方便,能根据不同电站的实际情况进行组态,且具有大波动、小波动、水力干扰、组合工况过渡过程等水力计算功能,适用于不同类型机组电站的过渡过程计算。实例分析表明,计算结果与实际电站试验结果基本吻合,为选择合适的导叶关闭规律以及合适的PID调节参数提供了有效依据。     

基于机组分类的梯级水电站短期经济运行

为了节约水资源,充分利用水能发电,在原有水电调度的基础上提出了将机组分类处理的梯级水电站联合优化调度的短期经济运行模型。为适应调度要求, “以电定水”模式的梯级水电站的短期经济运行,兼顾了上下游电站利益、水量平衡、生态平衡,做到梯级电站群水能利用率最大,且经济性最优。整个过程分为上下游电站负荷分配和站内机组优化分步进行的策略,在优化中首先对同一电站的机组进行分类,根据机组能量特性曲线的异同将同一能量特性的机组归为一个等效机组。另外在进行负荷分配时采用有效约束区间,有效避免了水电机组出力在汽蚀震动区内,带来机组损坏的问题。该方法的实现使得梯级电站之间的出力分配有了理论依据,便于调度人员根据优化结果下达发电任务。机组分类和模型分步优化的方法避免了整体优化时约束条件过多无可行解或进入死循环的问题。     

渠道梯级电站群优化调度方法

针对渠道梯级电站群的运行特点,建立了这类梯级电站群最优调度的双目标、多维、动态数学模型。对于这种复杂模型的求解,采用了目前较为成功的大系统分解协调方法。其中,站内运行采用模拟模型,全系统调度采用动态规划模型。经过模型求解,提出了一种控制站前水位变幅的简单调控方法。