大型泵站水泵机组工况调节方式定量优化选择

为了合理选择水泵机组工况调节方式,实现大型泵站优化运行,考虑机组起停机特性、安装维护性、可靠性等因素,在此基础上,针对优化运行功能,在保证抽水流量的前提下,以设备投资与运行总费用之和最小为目标,提出了定量选择水泵机组工况调节方式的方法.该方法综合考虑了泵站的扬程变化范围、运行时间、变工况优化运行、运行费用及设备投资.应用该方法对典型泵型的工况调节方式进行了优化计算,结果表明:当泵站运行扬程偏离高效区较多或扬程变幅较大时,泵站需要设置变角或变频变速工况调节机构.泵站年运行扬程分布不同,工况调节方式选择受到一定影响.设备费用降低后,泵站采用变角调节或变频变速调节的扬程适用范围增大,设置工况调节方式实现优化运行的效果更加显著.该方法为定量确定水泵机组工况调节方式提供了依据.     

冷水机组在泵站冷却系统中的应用

泵站的水冷却方式大多存在着冷却水杂质多、冷却器容易堵塞、管路复杂、系统耗电量大和成本高等问题。为了解决这些问题，在泗阳第二抽水站机组冷却系统中采用MFLS—10型模块化风冷冷水空调机组，采用循环清洁水、单管道、水温调节、断续运行、远程控制等措施。新系统的开发应用大大提高了主机泵冷却系统的可靠性，取得了较好效益。     

并联泵站群日优化运行方案算法

提出了并联泵站群日优化运行数学模型,该模型以并联泵站群日提水费用最少为目标函数,以各时段机组叶片角或转速为决策变量.考虑站间不同工况调节方式,采用大系统二级分解-动态规划聚合法进行求解.首先以泵站日提水耗电费用最少为目标,泵站提水量的分配为协调变量,将该模型分解成若干个泵站多机组日优化运行一级子模型;再以单机组日提水耗电费用最少为目标,机组提水量的分配为协调变量,将一级子模型分解为若干个单机组日优化运行二级子模型.该二级子模型以机组叶片安放角或机组转速为决策变量,机组提水量的离散值为状态变量,采用动态规划方法求解.构造的聚合模型以各机组提水量为决策变量,并联泵站群提水量的离散值为状态变量,同样采用动态规划方法求解.该方法可以解决不同工况调节方式、不同时段划分及不同日均扬程下并联泵站群的日优化运行问题.以淮阴一、三站并联运行为例,作了日优化运行计算,结果表明：各日均扬程下满负荷、80%负荷、60%负荷优化运行单位费用,较定角恒速运行分别平均节约10.53%,26.54%,34.40%.     

基于试验选优方法的多机组叶片全调节优化运行研究

针对淮安四站采用站内多机组叶片全调节日优化运行数学模型,以日耗电费用最少为目标函数,应用试验选优方法进行计算分析,研究同一时段内水泵各机组在叶片安放角相同时的优化运行效益。结果表明,考虑峰谷电价、不同负荷工作时,淮安四站站内多机组叶片全调节优化运行与定角恒速运行相比,单位费用及机组累计开机时长降低,且负荷越小,节省幅度越显著;泵站运行时基本上是高电价对应于小叶片角、少开机台数,反之亦然;此外,提出了一套不同日均扬程及提水负荷下泵站叶片全调节优化运行预案,该成果可为日均扬程变幅较小的大型泵站站内多机组叶片全调节优化运行提供参考,同时也为淮安站-淮阴站站间优化运行提供研究基础。     

并联泵站群日优化运行方案算法

提出了并联泵站群日优化运行数学模型,该模型以并联泵站群日提水费用最少为目标函数,以各时段机组叶片角或转速为决策变量.考虑站间不同工况调节方式,采用大系统二级分解-动态规划聚合法进行求解.首先以泵站日提水耗电费用最少为目标,泵站提水量的分配为协调变量,将该模型分解成若干个泵站多机组日优化运行一级子模型;再以单机组日提水耗电费用最少为目标,机组提水量的分配为协调变量,将一级子模型分解为若干个单机组日优化运行二级子模型.该二级子模型以机组叶片安放角或机组转速为决策变量,机组提水量的离散值为状态变量,采用动态规划方法求解.构造的聚合模型以各机组提水量为决策变量,并联泵站群提水量的离散值为状态变量,同样采用动态规划方法求解.该方法可以解决不同工况调节方式、不同时段划分及不同日均扬程下并联泵站群的日优化运行问题.以淮阴一、三站并联运行为例,作了日优化运行计算,结果表明：各日均扬程下满负荷、80%负荷、60%负荷优化运行单位费用,较定角恒速运行分别平均节约10.53%,26.54%,34.40%.     

基于LSSVM和SA-BBO算法的循环水系统优化

火力发电厂循环水系统的优化对确定凝汽器最佳真空,以及提高火电厂整体效率、节能降耗,意义重大.以某电厂2台600 MW机组循环水系统为研究对象,建立了基于最小二乘支持向量机（LSSVM）的汽轮机功率预测模型.该模型解决了神经网络中的局部极小值问题,取得了很好的预测效果,泛化能力强.在此基础上,建立了以利润最大化为目标函数,综合考虑循环水泵功耗、汽轮机组功率微增以及煤、电能量价值市场差异的凝汽器真空优化模型.实际应用中,该模型计算时,首先以一定周期从实时数据库中读取电厂运行的最新工况信息,并进行数据预处理和稳态判别;再采用模拟退火生物地理学优化混合算法（SA-BBO）对凝汽器真空优化模型进行寻优,得出了不同工况下的凝汽器最佳真空、循环水泵的最优组合运行方式及优化收益.将寻优结果制成循环水系统的优化组合图,可以指导现场运行调节.     

基于原型振动测试的水轮机顶盖螺栓疲劳分析

以国内一大型高水头水电站为例,对水轮机顶盖振动展开变负荷稳定工况、开停机工况以及甩负荷极端工况下的原型测试和分析;建立顶盖及螺栓的有限元模型,结合实测振动数据与有限元动力分析,反演了顶盖水压脉动荷载;运用线性疲劳累积损伤理论和雨流计数法,结合机组一年内的实际运行方式,分别进行了年正常运行工况和甩负荷极端工况下顶盖螺栓的疲劳分析.计算结果表明:100 MW稳定负荷工况时顶盖水压脉动荷载双幅值约为19.3 m水头,为机组额定出力工况(600 MW)的5.6倍;同一工况下顶盖螺栓的破坏循环次数随存活率增大而出现较大程度降低,100 MW稳定负荷工况下存活率由95%增大至99%时,顶盖螺栓的破坏循环次数则由6.488×10⁷次降低到2.415×10⁷次,降幅为62.8%;考虑99%的存活率标准,甩负荷工况下的顶盖螺栓破坏循环次数为7.494×10⁵次,仅为各稳定工况下螺栓疲劳寿命的3%~5%.     

离心泵机组并联调速优化运行的数值解法

通过对离心式水泵高效工作区的性能曲线进行二次拟合,分析了离心式水泵机组并联调速运行特性.以泵机组功率最小为目标函数,以系统流量为约束条件,提出了一种符合水泵并联调速运行特性的最小功耗优化数学模型,将不同转速泵并联调速的最优控制问题转化为求解多元函数条件极值问题.采用拉格朗日乘数法和非线性方程组的Newton迭代法求解该模型,给出了并联调速机组优化运行时工况点的计算方法.试验结果证实了该模型的有效性和可行性.     

基于能量价值理论的电站循泵优化及系统开发

节能降耗与追求利润是市场经济条件下电力生产的主题.以工程热力学和能量价值理论为基础,利用汽轮机背压修正曲线、循环水泵和凝汽器的特性公式,并充分考虑煤、电能量价值的市场差异,分别建立了基于供电煤耗的循环水系统能耗优化模型,以及基于能量价值理论的循环水系统经济优化模型的目标函数.开发了基于PI实时数据库和.NET平台的火力发电厂循环水优化系统,以一定周期从PI数据库中实时读取电厂最新工况信息,进行数据预处理和稳态判别,利用遗传算法计算生成循环水泵的最优在线运行方式,求出该运行方式下的优化收益,给出了操作建议.该系统已在某电厂6台机组上实现了循环水泵的在线优化调度.实际运行表明：在某工况下,该电厂1#、2#机组通过减开一台循环水泵,节约厂用电量975.46 kW,增加收益171.18元/h,减轻了运行人员操作的盲目性,改善了循环水泵粗调或不调的现状.该系统界面友好,操作性强,易于移植和推广.     

多能互补发电系统的抽水蓄能机组启动过程

在以抽水蓄能为蓄能装置的多能互补发电系统中,抽水蓄能机组采用可逆式水泵水轮机机组.研究了机组在水轮机工况下和水泵工况下的启动过程特性对多能互补发电系统运行性能的影响,根据抽水蓄能过渡过程特性及可逆式水泵水轮机机组性能,建立了多能互补发电系统中抽水蓄能启动过程的数学模型.在水轮机工况下,其启动过程分为3个状态(0状态、空载状态、启动结束状态)、2个时段(从0状态到空载状态、从空载状态到启动结束状态);在水泵工况下,以关死功率为界限,分析了机组特性.由分析可知:抽水蓄能机组在水轮机工况下的空载开度及其所对应的流量可根据其飞逸特性曲线或水头特性曲线求取.在水泵工况下,当净负荷小于关死功率时机组不运行;当机组启动结束时,无论在何种工况下,如果净负荷值大于或等于额定功率,则机组均运行在额定工况下;如果净负荷值小于额定功率,则机组输出功率为净负荷值.     

氧化铝分解槽循环水余能利用

为充分利用众多的氧化铝生产企业的分解槽循环水系统中存在的大量余能,并为其他类似余能回收提供技术支持,研究了氧化铝分解槽循环水系统中余能的特点.根据余能的多少,提出了不同的余能利用方案.重点研究了余能发电的利用方式.并针对余能发电的特殊性,设计了分解槽水循环系统余能发电装置--集成循环水余能发电装置.针对其循环水不能异常中断的问题,提出了循环水保护方案.针对通过机组的水量小于其空载流量时,水轮发电机会在并网条件下吸收电网功率的逆送电情况,提出了发电机逆功率保护方案,并将余能发电装置的控制保护各子系统集成在一起,形成具有励磁、调速、同期和保护功能的“四合一综合控制盘”.实践证明,氧化铝分解槽循环水余能发电装置能安全、可靠、稳定运行.     

台山电厂循环水供水系统起动水锤分析

建立了水锤计算的基本方程及多种复杂边界条件下的数学模型，运用特征线法对广东台山电厂循环水供水系统起动工况进行了水锤分析，研究了不同运行方式最大起动水锤压力的变化情况，得出了泵阀的安全起动方案。     

核电站冷却水循环泵模型试验

介绍了按照核电站冷却水循环泵的技术要求开发的核电站冷却水循环泵模型,给出了其结构方案;运用CFD方法设计开发了优秀的水力模型,并通过模型泵进行了验证测试;简要介绍了用于测试水力损失和观测流态的冷却水循环泵进水流道设计试验装置．验证测试的结果表明,该泵额定点效率达92％且高效区范围宽;泵运行噪声小,运行平稳;在额定工况点,设计的肘型进水流道水力损失小,仅为0．273m．该水力模型的综合指标达到了同类泵的先进水平,因此,我国核电站冷却水循环泵可实现国产化．     

柱形轮毂型式循环水泵的水力及结构特性

为了研究柱形轮毂型式循环水泵的水力及结构性能,采用CFD软件对循环水泵装置进行数值模拟和结构计算,将其与传统球形轮毂轴流泵的水力性能进行对比分析,并通过模型试验验证数据的可靠性.结果表明:轮毂型式的改变主要对叶轮的水力性能产生影响,对导叶和进出水流道的影响很小.在设计工况下,柱形循环水泵装置的扬程3.35 m,效率86.29%,最高效率86.69%;而球形轮毂轴流泵装置的扬程3.19 m,效率85.63%,最高效率85.74%.2种型式的泵装置扬程相差约0.16 m,效率相差约0.66%,性能差距较明显.柱形循环水泵的扬程在全工况下均大于球型轴流泵;循环水泵的效率曲线在设计流量和大流量下均显著高于轴流泵,在小流量下二者的效率曲线差别很小.循环水泵叶轮的最大应力出现在叶轮进口轮毂与叶轮连接区域,最大位移出现在叶片进口靠近轮缘的位置;随着流量的增大,叶片的最大应力和最大位移均逐渐减小.研究结果可以为轴流泵的叶轮设计和发展提供参考依据.     

风力提水技术在天津的开发与应用

全面系统地介绍了风力提水技术在天津市的开发与应用情况，内容包括区域风能资源评价；风力提水机组的研制；风力提水机组微机监测系统的研制及风力提水技术在农田灌排水，养虾等领域的试验研究。     

基于正交试验的炉水循环泵导叶优化设计

利用正交试验法对导叶进行优化设计,选取导叶进口安放角、扩散角、喉部面积为因素,根据正交表选取9组作为试验组,采用计算流体动力学(CFD)方法对各试验组进行数值计算分析,与原导叶性能对比并对结果进行极差分析.结果表明:不同的导叶参数对炉水泵性能影响程度不同,3个因素影响的主次顺序为进口安放角、喉部面积、扩散角,其中进口安放角对炉水泵扬程与效率影响程度不同,对扬程影响较大,其余对炉水泵扬程和效率影响程度相同;根据正交法所选取的最优试验组合为α₃=16.2°,θ=8°,F₃=37×50 mm².最后通过原导叶的模拟结果与真机试验数据的对比可知,数值计算方法是可行的.由此可知,正交法可用于炉水泵的优化设计,通过调整主次因素来提高炉水泵的性能,更好地为火电厂水循环提供保障.     

高压热水循环泵密封设计计算及改造

针对高温热水循环泵出现的密封泄漏问题，分析了高温高压下机械密封泄漏的原因，提出了双级串联机械密封的改造方案，调整孔板，加大回流量，同时增加换热器面积，使通入密封腔的介质温度下降，避免密封腔内介质汽化，从而改善了机械密封的运行环境。应用API610密封流程系统方案，对高压热水机械密封进行了设计计算，选择合理的波纹管回弹率（刚度）、弹簧比压、载荷系数及密封端面比压。对设计的机械密封进行实际工业运转验证，经过4000h的运转，提高了机械密封的使用寿命，消除了高温热水循环泵的密封事故，取得了良好的经济效益。     

不同池型结构循环水养殖池水动力特性研究

为构建兼具良好水动力性能和高空间利用率的循环水养殖池,对比研究了正方形、六边形、八边形、圆形、方形切角、方形圆弧角6种池型养殖池的水动力特性及综合性能。在试验数据验证计算方法有效的基础上,研究了池型结构对流动均匀性、流速分布、涡量分布、水体混合均匀性及自净化效能的影响作用,并从适渔性、循环水的利用率、空间利用率等方面分析了养殖池的综合效能。研究表明：随着养殖池的切角距离和圆角半径增大,底流速度增大,水流均匀性、涡流强度和二次流强度增强,有利于提高循环水养殖池的水体混合与自净化效能,但养殖池的空间利用率降低;随着切角距离和圆角半径减小,水体平均速度降低,要维持适宜的速度范围就要增大射流速度,产生更多废水,降低循环水利用效率;正六边形、0.439 61<0.585 8的方形切角养殖池、0.666 72<0.833 3的方形圆角养殖池具有更高的综合性能。     

内陆核电项目对水资源安全的影响及我国的控制措施

随着国家能源结构调整和节能减排战略的实施,我国核电进入了蓬勃发展的时代。"十二五"期间,还将开始内陆核电的发展历程。内陆核电紧邻内陆江河湖库,必然对水资源安全产生一定的影响。文章介绍了核电站运行及安全设计原理,论述了核电站运行中与水资源相关的工艺,从冷却水、放射性液态流出物、硼污染等方面分析了内陆核电运行对水资源安全的影响和我国所采取的控制措施。最后提出了降低内陆核电站对水资源影响的排放措施,以供水资源管理部门和核电运营单位参考。