孤网模式下水电机组变工况稳定性分析

水电机组作为可持续能源发电的重要组成部分,其运行稳定性长期受到关注和重视。在实际运行过程中,机组可能运行在孤网模式,此时电网稳定性将严重依赖于机组的运行和调节方式。基于水电机组状态空间方程,研究了孤网模式下水电机组的控制参数稳定域,揭示出运行工况对机组稳定性的影响机制。首先,根据机组各部分的微分方程推导水轮机调节系统的状态空间方程,并基于模型综合特性曲线建立水轮机神经网络模型。其次,利用神经网络求导法计算某一水头时水轮机在各导叶开度下的传递系数并将其代入状态空间方程,得到系统特征值与控制参数的关系。最后根据临界稳定条件确定各工况的控制参数稳定域及其变化律,并通过仿真进行了分析和验证。     

高扬程梯级泵站输水系统的运行效率评估方法与模型

针对高扬程梯级泵站运行效率评估困难的问题,通过综合考虑泵站效率、区间水量损失、水力损失、分流量、水位等多因素影响的基础上,提出了基于流量平衡的输水系统运行效率分析的方法,建立了针对配水区间的运行效率评估模型;另外,针对部分梯级泵站流量监测设备不完善的情况,提出了基于水量平衡的梯级泵站运行效率评估模型;将两个评估模型运用于甘肃景电一期工程的效率分析,计算结果表明,基于动态平衡的输水系统运行效率评估模型能够更客观地反映梯级泵站系统的运行效率状况,模型计算结果和工程实际的运行效率吻合良好。     

水电机组空蚀在线监测装置开发与应用

水电机组空蚀是影响机组出力和效率的重要因素,因此对水电机组空蚀在线监测非常必要。介绍了空蚀对水轮机的破坏机理,水电机组空蚀在线监测装置的组成及应用。空蚀监测装置可以进行实时数据采集、存储和在线监测,能分析不同工况下的空化强度指标,掌握机组空蚀的发展趋势,为指导机组检修进行了有益的探索。     

取消小型水轮机的自动调速器

农村小型水电站发电设备的选择,要从实际出发,力求简单实用,经济可靠。根据多年从事小水电建设和管理的体会,认为凡是与大电网并列运行的小型水电站,都可以取消自动调速器。1 小型水电站联网运行后难以发挥自动调速器的优点。水轮机自动调速器所担负的任务是根据机组负荷的增减,调节进入水轮机的流量,改变水轮机的出力,使之与变化的负荷相适应,以保证机组稳定运行,保证电能质量。特别是当机组甩负荷时,自动关闭导水叶,防止机组飞车,使机组空载运     

沙畈水电站机组流量,效率在线监测

论述了水轮机、水泵和大管道流量监测的方法，介绍了沙吸水电站机组流量、效率在线监测系统，对于解决水电站流量、效率等功能参数的监测计量问题具有实际意义。     

基于无模型自适应与 滑模控制相结合的水电机组优化控制

水电站作为优质的调峰调频电源,对保证电网安全稳定运行发挥着重要的作用,这对水电机组调节性能提出了更高要求.为提高水轮机调节系统的控制品质,在非线性水轮机模型的基础上,根据动态线性化理论以及Lipschitz条件,提出无模型自适应控制(MFAC)与离散滑模趋近律控制相结合的水电机组调节系统优化控制策略,并利用天牛须算法(...     

基于fluent的混流式水轮机稳定性分析

基于水力发电机组增容改造的要求,创建混流式水轮机三维几何模型,并基于CFD方法,对小流量、额定流量和新设计流量三种工况以及相对应的三种导叶开度,进行水轮机全流道数值仿真,结果表明现有机组可以满足新设计流量要求,但是在偏离工况下有脱流现象。     

水轮机运转特性曲线的改制与应用

水轮机运转特性曲线是表示水轮机水头、流量、出力和效率之间相互关系的曲线.在水电站设计中,是选择水轮机及分析最优工作位置的依据;在运行管理中,是供运行人员随时掌握各种运行工况,水轮机各有关参数,作为电网调度和机组负荷分配的依据.它对水电站如何合理放水、提高机组效率和减少单位电能耗水量起着指导作用.因此,掌握运用水轮机运转特性曲线,对水库合理调度,提高水电站经济效益有其重要意义.     

水泵水轮机转轮三维反问题设计与特性研究

采用全三维反问题设计方法,按照水泵工况确定设计参数,从水轮机方向进行流场计算,完成某一中高水头水泵水轮机转轮的水力设计。针对设计开发的转轮,通过模型实验测试其在不同运行工况下的性能。结果表明,设计的水泵水轮机转轮在水泵工况下的最高机组效率达到91.34%,且机组运行平稳;水轮机工况的最高机组效率为88.5%。基于全流道粘性数值计算的转轮内部流动分析表明,水泵工况下,水流光顺地通过流道,转轮内部流动损失较小;水轮机工况下,转轮进口附近存在较严重冲击损失且叶片背面低压区面积较大,影响转轮的作功能力。     

基于BP神经网络的水轮机综合特性建模仿真

针对目前对水轮机特性曲线数据处理方法精度不高,不能真实地反映水力机组在过渡过程的流量特性和力矩特性的问题,利用BP神经网络与Matlab相结合,对水轮机综合特性曲线进行建模仿真。由已知综合特性曲线结合边界控制点经神经网络训练获得低效区的流量延拓、力矩延拓和导叶浆叶协联关系仿真曲面。BP神经网络模型大大提高了水轮机综合特性曲线数据处理效率与精度,是研究水轮机控制系统的一种新的非线性建模仿真模型。     

基于改进不变矩与概率神经网络的水电机组轴心轨迹特征提取研究

在水电机组状态监测与故障诊断中,轴心轨迹是反映机组运行状态的重要特征。提出了将图形改进不变矩算法与概率神经网络相结合的方法,运用改进不变矩算法对水电机组几种不同运行状态下的转子轴心轨迹进行特征提取,得到相应的特征矩向量,构建概率神经网络进行训练分类,并结合电站实测数据进行了验证。结果表明,该特征提取与分类方法简单稳定,对不同形状的轴心轨迹具有较高的区分度和较好的识别率,可以为水电机组故障诊断提供有效依据。     

基于流速仪法的柘林水电厂A1号机组效率试验研究

水轮机效率是评价水轮机性能的重要指标,是指导水电站经济运行的关键参数。江西柘林水电厂A1号机组服役时间长、老化严重,经专家论证后对其进行了改造。为了检验机组改造效果、鉴别设备的性能,对改造后的机组进行了原型效率试验研究。试验采用流速仪法测量机组在试验水头下的流速分布,利用平均流速法计算机组流量,测量出工作水头与机组出力,最终计算出原型机组效率并率定蜗壳流量系数。进而对测试结果进行整理分析,得到指导机组优化运行的性能曲线。试验结果验证了试验方法的可行性和准确性,且机组的更新改造达到设计要求。     

基于变权云模型的灯泡贯流式水轮机状态评估方法

为了对灯泡贯流式水轮机的运行状态做出客观评价,基于云模型提出了灯泡贯流式水轮机状态评估的多重指标体系,并建立了部件级-设备级的多层灯泡贯流式水轮机综合评估模型.通过引入云理论直接得到各指标对贯流式水轮机各状态等级的隶属度,从而列举出每个设备的隶属度矩阵,并结合变权理论来确定各指标的组合权重,再由加权平均算子转化为对应的评分,即得到了灯泡贯流式机组的运行健康状态.结合实例研究发现,此方法简单易行,可操作性强,在水轮机部件级评估方面较传统方法更加准确,为灯泡贯流式水轮机状态检修工作提供了新的途径.     

水电机组效率在线监测系统

水电机组效率在线监测系统在水电厂运行中具有十分重要的意义，是水电站实现经济运行及机组状态检修的基础。介绍了利用AdLink NuDAM系列模块进行数据采集的方法，以及效率在线监测系统中参数监测、数据录入、处理、打印、报表、曲线绘制、参数设置等各项功能。介绍了NuDAM与微机通讯方式、数据保存以及利用最小二乘法绘制机组动力特性曲线的方法。运行实例表明该系统运行稳定可靠。     

新型双向潮汐发电水轮机组性能优化设计

根据江厦潮汐试验电站多年运行数据,分析了潮位与运行参数的关系及其变化规律.通过数值模拟分析了双向灯泡贯流式水轮机多工况运行的水力特性,并对原始设计水轮机的灯泡比、导叶安放角、导叶及转轮叶片翼型等进行了优化设计,综合多个设计方案确定了优化后的水轮机整体流道尺寸.对优化设计的机组还进行了模型机组模型验收试验.研究成果直接应用于江厦潮汐试验电站6号机组中,真机的实际运行表明新型水轮机组可实现正反向发电、抽水和泄水等6种工况下的安全稳定运行,正、反向发电效率较潮汐电站中运行的其他机组均提高了6%以上,综合性能得到了提高.     

可逆式水泵水轮机泵工况的驼峰特性

为了研究可逆式水泵水轮机泵工况的驼峰特性,通过非定常分离涡模拟（DES）的方法,计算不同流量工况下机组的内部流场特征.根据机组对应工况下的模型试验,对机组流道中的流态特征进行对比分析,特别对扩散流道损失以及转轮与导叶之间的动/静干涉现象进行研究,探讨驼峰特性产生的具体原因.结果表明：机组在小流量工况下运行时,转轮出口流动呈现明显非对称性;紊乱的流动特征引发转轮内部与扩散段中产生涡结构与二次流结构;由于不良流态的出现,过流部件水力损失显著上升,并引发扬程的下降,导致机组形成扬程-流量曲线的驼峰区域.因此,改善小流量工况下转轮内部流态对于改善水泵水轮机驼峰特性具有重要的作用.该研究内容阐明了驼峰特性对水泵水轮机造成不良影响的机理,对改进机组水泵工况的水力性能提供了参考与帮助,对于水泵水轮机的稳定运行具有重要意义.     

对混流式水轮机吸出高度合理选择的探讨

随着我国水电事业的迅速发展,水轮机制造也迅速的发展起来,基本上满足了水电建设的需要,取得了很大成绩。但是,水轮机的汽蚀问题一直比较严重,有的新机投入运行后,往往运行不到5000—8000小时就不得不对汽蚀进行检修处理,有的运行不到两年,转轮叶片就发生缺口和穿孔。如三道河、天堂、塘家坝及白莲河等电站,汽蚀破坏愈来愈严重。又如盐锅峡电站,由于磨损和汽蚀,十五年来仅不锈钢焊条就已耗用24.6吨,每年因停机检修损失的电能约一亿度,还不包括水轮机的效率下降所引起的电能损失。由于汽蚀引起的水轮机频繁检修,不仅耗费了大量的人力物力,还缩短了机组     

改变导叶翼型对水泵水轮机“S”特性的影响

针对水泵水轮机“S”特性区域的不稳定性问题,提出使用改型活动导叶翼型进行性能提升．以某水泵水轮机模型为研究对象,采用SST k-ω湍流模型对水泵水轮机全流道进行三维数值计算,通过对活动导叶翼型的改型设计,得出流量-转速模拟曲线,分析水泵水轮机组“S”特性改善情况．将计算与试验结果进行对比,并对改型活动导叶翼型前后机组的无叶区进行压力脉动分析．结果表明：在保证整体效率依然保持在92%附近的前提下,新的活动导叶翼型对机组的“S”特性依旧具有改善效果;无叶区压力脉动主要是受到活动导叶叶栅区域的分流在此重新聚集影响,并且与转轮叶片的动静相互扰动引起的;改型后的活动导叶降低了无叶区的压力脉动幅值,提升了水泵水轮机运行中的并网稳定性．     

水泵水轮机泵工况轴向力特性分析与改善

水泵水轮机是抽水蓄能电站的核心部件,水泵水轮机的轴向力特性对其运行稳定性与安全性具有主要影响。作为一种典型的立式机组,为防止抬机事故的发生,机组转轮部分需要具有向下的轴向力,但在泵工况下,该轴向力容易过大,并可能引起机组下沉。采用计算流体动力学方法,研究分析抽水蓄能水泵水轮机泵工况不同流量与活动导叶开度下的轴向力特性。研究结果表明,在泵小流量、小导叶开度、高扬程的工况下,向下的轴向力较大;采用对称布置的均压管路连接转轮上冠腔体与尾水管,轴向力变为轻微向上,扬程与水力效率无显著变化,有效解决了机组泵工况向下轴向力较大的问题,机组运行的安全性与稳定性得到了显著提高。     

科技博览

我国首套水轮机组状态监测与诊断系统开发成功在福建省研究开发成功的国内首套水轮发电机组状态监测与诊断系统，填补了我国在该项科技领域的一项空白。该系统采用了当前国际、国内最先进的水轮机空化(汽蚀)在线监测、发电机磁场强度在线监测、发电机电气稳定性实时监测等先进技术，在水轮发电机组上建立一套机组状态监测与跟踪分析系统，实现对主机(包括水轮机和发电机)的在线监测功能实时反映机组运行状态，提供检修指导；并将数据上网，在异地能有效地对机组状态进行监测分析，读取相应的自动诊断状态报告，以尽早发现潜伏性故障，提出预…