水泵水轮机"S"特性区危害及解决对策

高水头、大容量单级水泵水轮机一般在水轮机工况空载开度运行时具有较为明显的"S"特性."S"特性使机组在难以正常并网并造成由调相工况转发电运行以及水轮机工况的甩负荷停机过程中产生不稳定运行区.预开启部分导叶法、加装导叶不同步装置(MGV)和使用单元式接力器可以较好地避开水泵水轮机的"S"特性运行区域,获得较理想的运行效果.     

预开导叶对蓄能机组低水头空载稳定性的改善

鉴于抽水蓄能机组具有水轮机工况和水泵工况,水力设计会使水泵水轮机全特性曲线上出现倒"S"特性,特别是在水轮机工况时,低水头容易出现空载不稳定,造成机组难以并网的状况,根据蓄能机组的特点,采用预开导叶改善低水头下机组空载的稳定性,通过不断试验,验证了预开导叶在电厂实施的可行性,并已将该功能投入使用,有效地决解决了低水头并网困难的问题。     

非同步导叶在仙游抽水蓄能电站的应用

可逆式水泵水轮机组具有水头高、水头变幅大、转轮比转速小、转轮扁平流道狭长等特点,其S特性使得机组空载特性不稳定并网困难。非同步导叶的投入,能有效地改善水泵水轮机S特性问题,但随之带来机组振动、摆度增加。仙游抽水蓄能电站应用水泵水轮机模型试验,获得较优的预开开度,非同步导叶的现场应用取得成功经验。     

天荒坪抽水蓄能电站1号水泵水轮机低水头区空载稳定性改善

天荒坪抽水蓄能电站１号水泵水轮机动态调试中出现低水头区空载转速摆动过大、额定转速不稳定的现象，造成无法并网运行。本文将介绍低水头区空载运行不稳定原因的初步分析及其改善方案的实施情况。     

天荒坪抽水蓄能电站1号水泵水轮机低水头区空载稳定性改善

天荒坪抽水蓄能电站1号水泵水轮机动态调试中出现低水头区空载转速摆动过大、额定转速不稳定的现象，造成无法并网运行。本文将介绍低水头区空载运行不稳定原因的初步分析及其改善方案的实施情况。     

水泵水轮机稳定性预判与对策

基于已有工程经验或解决方案,提出了水泵水轮机水轮机工况空载稳定性、水泵工况高扬程区稳定性和导叶小开度振动在水力研发和试验阶段的初步判断方法,并探讨了预防不稳定性的措施.     

天荒坪抽水蓄能电站1号机低水头空载稳定性的改善

天荒坪抽水蓄能电站单机容量300MW，水泵水轮机为单级混流可逆式，最大水头602m，最大水头与最小水头之比为1．18，非常情况下为1．2，1号水泵水轮机动态调试中出现低水头区空载转速摆运过大，额定转速不稳定的现象，造成无法并网运行，在对其原因初步分析的基础上，参照国外的一些经验，采用导叶预开启措施，解决了低水头空载运行不稳定问题，收到较好的效果，今后类似的抽水蓄能电站如何避免和防止这种现象的发生，是值得进一步研究的课题。     

可逆式水泵水轮机内流研究综述

可逆式水泵水轮机广泛应用于抽水蓄能电站，其可在发电工况与抽水工况之间安全稳定切换 运行，从而使得抽水蓄能电站成为当下清洁能源中提高电网质量的首选，更为新能源的发展保驾护航。 本文以国内外学者关于水泵水轮机的研究为主线，具体综述方向包含水泵水轮机内流场演变研究及内 流对系统外特性影响研究，从内流求解方法、工况分析、振动及噪声等方面分析了当下研究现状。并基 于此探讨在满足工程实况需求与学科发展需要的前提下，给出了可进一步深入研究水泵水轮机内流的 部分参考方向，以期为可逆式水泵水轮机的研究提供一定的借鉴。     

水泵水轮机发展中的一些特殊问题

一引言以往,抽水蓄能电站多采用水泵和水轮机分离设置的方式,近二、三十年来,更多的电站装设可逆式水泵水轮机。可逆式水泵水轮机,一般作成可调导叶型式。现代大电网中,也有利用固定导叶的水泵水轮机,发电功率完全随实际运行水头而变。为了获得较高的水头和扬程,一般作成多级式。除了高水头水泵水轮机以外,50米以下的少数情况也采用水泵水轮机,例如瑞士爱雪维斯公司为西班牙装置了二台可逆式水泵水轮机,在25米的情况下,水轮机输出功率和水泵输     

水泵水轮机在S特性区的流态及压力脉动研究

抽水蓄能机组的四象限特征曲线存在着S形曲线,抽水蓄能机组运行工况复杂,机组经常在多个工况之间转换,机组在水轮机和水泵状态之间频繁切换,都会穿越S形曲线。S特性可以导致水泵水轮机机组产生强烈的振动,使得机组并网困难,振动剧烈,甚至因压力超标严重影响电站的安全稳定运行。在业界的共同努力下,S形问题对工程投运影响已经得到了根本解决,但是S形问题的诱发机理并不十分清楚。因此该文以某模型水泵水轮机为研究对象,通过全流道非定常数值模拟和基于全特性试验的粒子图像测速法（particle image velocimetry,PIV）相结合,根据机组的运行特性,选取水泵水轮机三个开度下的13个工况点内部流动特性及压力脉动特性进行了研究。综合数值模拟及试验结果,获得空载工况,小流量工况及反水泵工况下无叶区漩涡的运动规律。分析了漩涡结构对无叶区压力脉动特性的影响。结果表明,空载工况对S特性区压力脉动幅频特性存在影响,空载工况与无叶区压力脉动存在必然联系。各工况点下无叶区压力脉动主频大部分工况为叶片通过频率,即9 f_n（f_n为转频）,部分工况受尾水管压力脉动影响主频...     

进口感压阀在龙滩水电厂调速系统中的应用

龙滩水电厂水轮机调速系统的液压油泵组由工作泵和增加泵组成,工作油泵选用了常规的定值启动方式,而增压泵选择了连续运行方式,通过液压感压阀实现增压泵负载、空载的状态切换。向压油罐补油或向集油槽排油。控制状态切换的核心设备采用了ALSTOM公司生产的液压感压阀,文章主要对感压阀结构及工作原理进行介绍,供同类水电厂及设计单位参考。     

水轮机调节系统的空载特性仿真

介绍了水轮机调节系统空载动态特性的仿真结果,给出了空载频率波动和空载扰动的仿真曲线.仿真结果有助于加深对水轮机调节系统基本原理的理解,也有助于了解被控制系统参数(调节对象)和水轮机控制系统(调速器)参数对水轮机调节系统空载动态特性的影响.     

Investigation of transients in reversible pumped-storage station hydraulic machines

Conclusions Experimental investigations into the nature of transients occurring in a reversible hydraulic machine with loss of drive in pump operation and load shedding in turbine operation have demonstrated that, for reversible radial-axial hydraulic machines, pump operation is the determining factor as regards pressure increase in the volute chamber, and speed variation and load variations on the guide-vane equipment. The choice of minimum closure time of the guide-vane equipment is of great importance, from the standpoint of preventing the unit from approaching the counter-flow range. In order to prevent a substantial pressure increase in the volute chamber and pipeline in the second stage of the transient process either automatic delay in closure of the guide-vane equipment or free no-load water discharge from the volute chamber as the pressure rises above the permissible limit may be provided. Translated from Gidrotekhnicheskoe Stroitel'stvo, No. 8, pp. 29–32, August, 1971.     

秀观水电站调速器系统改造

秀观水电站原来的调速器系统由HGS-E222型微机调速器电气柜和HGS-H2431全液机械柜组成。运行多年来,逐渐暴露出调速器油压装置油泵启动频繁、并网后负荷波动大、空载转速不稳定、调速器无法稳定运行等问题。为保证机组安全稳定运行,更换了全部主配压阀机械部分和电气部分,将机械控制柜布置在调速器回油箱上,改造后效果较好。     

一洞三机条件下带调压阀的混流式水轮机调节系统过渡过程计算

为编制有关技术标准和推广采用调压阀代替调压井工程措施,开展了水轮机调节系统通用仿真程序的开发：研发了描述水轮机的非线性特性的数据文件;考虑了水击模型对水轮机调节系统过渡过程的影响;计算分析时认真考虑了水轮机调速器主配压阀非线性特性的影响;特别给出了一有压隧洞向三台水轮发电机供水时的水压力数学模型。通过计算证明：水轮发电机组自动启动、空载扰动自动调节、带负荷自动调节、甩负荷自动调节工况下,只要能满足水轮机发电机组稳定运行要求,就可以采用调压阀替代调压井。     

水轮机调节系统的MATLAB仿真模型

介绍了水轮机调节系统建模及其分析方法.仿真模型是基于MATLAB Simulink建立的,能实现水轮机调节系统空载运行、甩100%额定负荷、接力器不动时间、孤立电网运行和一次调频等动态过程的仿真.仿真结果有助于加深对水轮机调节系统基本原理的理解,也有助于了解被控制系统参数(调节对象)和水轮机控制系统(调速器)参数对水轮机调节系统动态特性的影响.     

基于熵产理论的水泵水轮机反S区水力损失机理分析

水泵水轮机在水轮机工况运行时易进入反S不稳定区,影响机组的安全稳定运行。传统压差法在计算水力损失时不能获得损失的具体分布和详细来源,因此水泵水轮机在反S区水力损失机理仍有待深入研究。本文采用雷诺时均方法对某原型抽蓄电站水泵水轮机在活动导叶开度分别为12°和35°下的反S区运行工况进行了数值模拟,基于熵产理论对各个过流部件和不同类型的水力损失进行了定量分析,并结合流场分布情况进一步明确了水力损失的分布特点和产生原因。结果表明,水泵水轮机进入反S区会引起导叶段水力损失占总水力损失的比例逐渐增大,而转轮段水力损失逐渐减小。在不同类型的能量损失中,湍流熵产占据主导,壁面熵产次之,直接熵产最小。随着水泵水轮机进入深度反S区,转轮区湍流熵产损失较大区域从转轮进口的叶片压力面转移到转轮出口叶片吸力面。水泵水轮机位于反S区时,转轮对水流做功输入能量,使无叶区总压大幅上升,活动导叶开度增大会显著增大无叶区水流能量幅值。     

基于MATLAB的水轮机调节系统仿真

对水轮机调节系统建立数学模型,利用美国Mathworks公司的MATLAB软件,对通常的水轮机调速器水电站试验项目(空载频率波动、空载扰动、甩负荷)进行初步的仿真。     

具有长引水系统的转桨式水轮机过渡过程计算

在水电站设计中,以新型调压阀及其控制系统替代传统调压井具有显著经济效益。基于自行研制的带调压阀的水轮机调速器实时仿真系统和包含水轮机、发电机、引水系统、水轮机调速器等环节在内的水轮机调节系统过渡过程计算软件,采用水轮机流量、力矩特性矩阵法表征水轮机动态特性,建立了刚性水击条件下一洞多机输水系统的数学模型;对带有主配压阀非线性特性的PID调速器,建立了带调压阀的转桨式水轮机调节系统数学模型。研究表明：通过计算只要保证水轮发电机组启动、空载扰动、带负荷、甩负荷自动调节工况下,水轮机调节系统过渡过程满足稳定运行要求,水电站就可以采用调压阀而不设调压井。最后,计算了某具有长引水系统的转浆式水轮机过渡过程,该电站水流惯性时间常数高达27 s,装有2台转桨水轮机、1台定桨式水轮机。计算结果表明,以调压阀代替调压井后,该水轮机调节系统稳定,满足调节保证要求。     

可变转速水泵水轮机主要参数选择浅析

根据可变转速水泵水轮机的特点,依托某抽水蓄能电站,介绍了变转速水泵水轮机在机组容量、转速变化范围等主要参数的选择方法,以及变转速与定转速水泵水轮机在运行范围、稳定性等主要参数选择的异同。