水电站长有压引水系统水力过渡过程若干问题的计算研究

2022-10-11

引言

虽然水电站是从整体上来说比较完善的水利过渡过程的理论, 但随着社会经济和科技的发展, 在实际工程中仍然满足诸多边界条件, 最大转速变化率和最终的螺旋情况下水锤问题, 如相对压力的影响因素, 以及部分水电站由于开发条件的限制, 建设长转换隧道, 这类水电站的引水长度一般达到5公里, 一些甚至超过15公里, 由于水电站类型的导流隧道太长, 流动惯性大, 水电站大波动瞬变过程带来了一些新的问题, 这些问题还没有得到解决现在全面, 所以你需要进一步更深入的研究, 从而有效地为实际工程提供可靠的理论依据。

1 调压室极限涌浪计算的数学解析法

浪涌室的液压计算一般包括三个部分:首先是分析液压稳定性波动小的波动, 确定所需的最小稳定截面积, 考虑其他因素选择浪涌截面尺寸;再者确定浪涌可能发生在最大和最小浪涌极限浪涌和表面波过程的各种操作条件下, 以确保顶部, 底部的浪涌和理解波浪衰减速度和高控制质量, 最后则是分析水锤波的截断程度浪涌。所做的工作的三个部分不是独立的, 有时需要交错, 相互调整。在分析极限浪涌之后, 例如, 如果发现振幅太大, 需要改变原来选择的截面尺寸。一般来说, 对于低水头水电站, 截面尺寸的浪涌经常受稳定条件控制, 其值越大, 可根据要求选择稳定段, 根据极限浪涌, 确定浪涌的大小室。另一方面, 如稳压罐稳定截面积较小, 横截面和高度组合做一些比较, 应结合局部地形和地质条件选择最合适的解决方案。并且随着选定的调压室的尺寸, 计算水锤值后, 可能发现截面水锤效应的浪涌效果不理想, 需要将阻抗孔尺寸放大到水力计算, 这些都是浪涌的重要组成部分液压计算。

浪涌调压室的计算方法, 可以利用数值积分法和图积分法, 数学分析法和逐步积分法。所谓的数学分析方法是根据流动动力学方程和连续方程以及对应的数学解的边界条件。由于复杂性和非线性问题, 一般解决方案的一般情况是不容易做到的, 但对于一些特殊情况, 如圆柱形浪涌瞬间简单地丢弃所有负载浪涌可以找出最高值, 并可以获得一些近似解。这些数学解的应用范围虽然有限, 快速方便的计算, 设计工作的计算, 特别是一些限制和规划布局, 选择浪涌室尺寸十分的有用。

2 阻抗式调压室甩满负荷时的水位波动计算

当水轮机由满负荷甩掉全部负荷时, 根据非恒定流方程式

在瞬态过程中, 调压室的水位变化相对缓慢, 因此不能考虑水和室壁的弹性, 因此基于水位与流量的关系,

当涡轮倾卸所有负荷时, 水位降低的幅度首先假定为Zm, 认为此时涡轮导叶是瞬间完成的, 压力管道的流量为零力矩, 根据喘振流动连续性方程:

3 水电站长有压引水系统水力过渡过程联合数值仿真计算的重要性和原理

3.1 水利水电工程过渡过程与经济运行的关系

根据一定环境的需要来相应的设置泵站, 这是引水分水工程, 水电站或抽水蓄能电站在建立之初需要注意的。因此, 随着环境和条件的变化, 不仅需要选择他们的结构方案, 而且由于需要不断地改变它们的操作模式或条件已经达到安全, 经济和优化操作的目的。例如, 抽水站和引水工程, 因为变化的水头或水流将改变泵站系统组的运行或选择不同类型的泵运行, 在满足头流量和条件流量需求的前提下的功率损耗较低, 从而达到经济运行的目的, 有时可能多级泵站适应需要停止运行水平, 一种适应水和配水的最佳调度, 以及运行模式变化往往就是起动、停止某些单位或关停某级泵站, 并经常启用控制设备控制, 这将导致复杂的过渡过程。所以使用泵站系统灵活适应需要的最佳操作是无法离开研究各种过渡过程。

3.2 过渡过程仿真和工程优化设计

优化工程设计, 尤其是对水电工程优化设计, 其具体包括三个方面:保证在正常情况下的安全运行;第二是根据需要保证运行条件的灵活变化, 三是, 满足三种最佳运行的需要是满足上述两个条件, 尽可能减少项目成本。

水电工程, 例如以高水头抽水蓄能电站为例, 在设置缓冲罐等方面需要高压管道以外的分水系统。分水管设计的强度, 浪涌形式腔室, 孔口尺寸和结构可以确定过渡过程的特性, 也必须预测在管道各处发生的压力变化过程中的过渡和缓冲罐最大和最小浪涌等等向前。另外单位出现在过渡过程中的最大速度的上升将决定单位设计的强度, 而且必须根据水轮机的要求小波动的稳定性来确定单位的惯性矩, 位置井, 厂根据地质条件, 这些部位的位置变化会显着影响分水系统的过渡过程, 从而影响分水系统的结构和强度设计, 甚至影响这些部件的结构和尺寸。而且分水系统的强度或机组的结构会影响投资和成本, 对于电厂和抽水蓄能电厂的分水系统, 特别是单位成本会对整个项目的投资造成很大影响。因此工程设计优化过程应该在地质条件和地理条件允许的情况下, 根据过渡过程的研究, 找出系统完成后灵活变化的工作条件和安全情况, 包括导水系统纵向和水平面位置, 缓冲罐数量, 结构形式, 位置和尺寸, 单位惯性矩, 导叶关闭定律等等。期间哟比才可以识别出来, 当然是指各种方案性能之间的比较, 也就是各种方案的瞬态特性比较和经济技术之间的比较, 这些必须基于各种转换过程的各种解决方案, 的质量。

3.3 水轮机特性的获得、存储和取用

在进行水轮机水力过渡过程的计算时, 必须知道涡轮流量特性曲线, 效率特性曲线和扭矩特性曲线。目前大多数水轮机只提供模型特性曲线和失控特性曲线, 综合特性曲线只提供了高效区域附近的失速速度标准线的特性, 只提供空载条件特性, 计算瞬态过程水轮机是不够的。因此, 必须有各种开口的开口 (包括零) 在n1值范围广泛的特点, 包括制动面积特性通常被称为全特征的一部分实际上是全特征。由于当前模型试验的结果仍然不能满足这一要求, 只有少数水轮机具有整个特性曲线, 对于没有全特性的水轮机而言, 水轮机模型综合特性曲线以及飞逸特性曲线进行全特性曲线的推求。

结束语

水电站正确分析了水压分流系统的瞬态过程, 是一种分流系统优化设计, 水电站安全稳定运行是关键。本文建立了一个分流式水电站压力分流系统的水力瞬态过程分析数学模型, 实现了水电站在压力分流系统中有两种不稳定流量问题的联合计算, 从根本上改变了过去分离的两种现象分析误差带来的分别考虑, 这种计算符合水电站在转换过程中具有压力转移系统的固有规律。

摘要：在水电站之中的输谁系统, 水流从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态的过程, 就是水电站的水力过渡过程。在这个过程中, 输水系统中的水流呈现非恒定流状态, 因此, 对水电站水压瞬变过程的研究, 即水电站压力水管系统和系统中的无约束水道对不稳定的分析和研究流动状态。对于水电站, 当水轮发电机组运行情况发生变化时, 不仅水运系统出现水力瞬态过程现象, 还包括水力发电机组控制系统的运行状态均处于机械过渡过程, 因此水电站过渡过程是水力一机械一电气的过渡过程。

关键词：压力引水系统:水电站水力过渡过程,问题,计算