水轮机导叶适时关闭规律初探

鉴于目前在有些水电站采用的两段或三段导叶关闭方式,虽然能够在一定范围内较好的控制过渡过程中的压力上升和转速上升,但随着机组容量和水轮机水头范围的增大,这些关闭方式有时不能有效地控制机组在过渡过程中的稳定性。为此提出了根据水轮机工作参数的变化来探讨实时改变导叶关闭的方式。     

导叶两段关闭规律研究

调节保证计算是水电站设计中的重要内容之一，其任务是根据水轮发电机组和它的压力过水系统特性，选定合理的导叶关闭时间和关闭规律，使最大水压和转速上升值均在允许范围内。实际上这两个参数互相制约，难以同时满足。工程中有不少改善调保参数的措施。笔者在搜集分析资料的基础上，认为用两段逼近最优关闭曲线的折线所形成的导叶两段关闭规律简单可行，经济效益显著，值得提倡推广。     

水轮机导水叶折线关闭规律的优化计算

用最优化技术中的单纯型加速法对水轮机导水叶（两段及三段）折线关闭规律进行优化计算，计算结果与直线关闭规律相比可取得明显的优化效果。并就目标函数形式对优化结果的影响进行了分析和研究，提出了一种较理想的目标函数形式，按此目标函数形式求得的折线关闭规律可将水击的最大值控制在事先给定的允许值附近，从而使优化计算的结果具有事先可控的成份。     

水轮机地水叶折线关闭规律的优化计算

用量优化技术中的单纯型加速法对水轮机导水叶（两段及三段）折线关闭规律进行优化计算，计算结果与直线关闭规律相比可取得明显的优化效果，并就目标函数形式对优化的影响进行了分析和研究，提出了一种较理想的目标函数形式，按此目标函数形式求得的折线关闭规律可将水击的最大值控制在事先给定的允许值附近，从而使优化计算的结果具有事先可摈的成份。     

水轮机导叶两段关闭规律的优化研究

本文通过仿真计算优化了水轮机导叶两段关闭规律,分析了快关段的时间、开度以及总关闭时间对过渡过程的影响,这对在实际电站运行中选择合适的导叶关闭规律能起到指导意义。     

长引水隧洞工程水电站导叶关闭规律探讨

随着国内环保要求的不断提高,对陆上景观影响相对较小的长引水隧洞越来越多地被应用于工程实践中。这类工程具有的共同特点是隧洞相对较长且均设置上游调压室,水力过渡过程中隧洞和调压室占据的份量较大,甚至可能影响其他调保计算成果。从长引水隧洞的水力过渡过程分析实践中总结出相应的规律,可从另一个角度选择合理的导叶关闭规律和时间。图2幅,表3个。     

某水电站导叶关闭规律寻优研究

在考虑关闭规律鲁棒性的情况下进行导叶关闭规律优化,绘制多个控制变量极值与折点位置的云图,通过云图的叠加可以清晰区分出考虑多种调节保证参数下的有利和不利的关闭规律域。折线导叶关闭规律虽然在很大程度上能够优化调节保证参数,但在用数值模拟的方法为电站实际运行情况制定并优化关闭规律时,应使关闭规律具有较好的鲁棒性,特别是对于抽水蓄能电站,机组存在倒S等的过流特性使得其压力升高出现多峰性,常常需要设置延时等复杂的关闭规律,同时压力对关闭规律的变化特别敏感,从关闭规律域的角度来优化关闭规律,可以在一定程度上避免未知因素可能引起的数值计算与实际运行之间存在差异的风险,考虑一定变动幅度的关闭规律具有更好的适应性和安全性。     

小型水电站水轮机导叶关闭规律的优化——以猴场水电站为例

以猴场水电站为例,探讨了小型水电站水轮机导叶关闭规律的优化。在水轮机组的GD2值因制造难度等原因不能加大时,采用导叶关闭的方法,通过优化导叶关闭规律,以满足水电站水力过渡过程计算的要求,从而可以有效地解决机组甩负荷后转速上升和蜗壳进口压力上升的问题。     

小型水电站水轮机导叶关闭规律的优化——以猴场水电站为例

以猴场水电站为例,探讨了小型水电站水轮机导叶关闭规律的优化。在水轮机组的GD2值因制造难度等原因不能加大时,采用导叶关闭的方法,通过优化导叶关闭规律,以满足水电站水力过渡过程计算的要求,从而可以有效地解决机组甩负荷后转速上升和蜗壳进口压力上升的问题。     

水轮机导叶含端面间隙的水动力学研究

本文基于N－S方程和标准κ-ε紊流模型，采用贴体坐标和结构化网格，用SIMPLE算法，对带有间隙导叶叶栅进行三维不可压定常粘性流动数值模拟。详细研究比较了导叶有无间隙两种情况下的水轮机导叶水动力学特性，揭示了水轮机导叶端面间隙流动的运动规律以及间隙流动对主流的影响，计算结果与实验吻合，从而为导叶及上下端面的磨蚀以及水轮机的水力稳定性提供理论依据。     

水泵水轮机在水轮机工况下导叶水力矩试验研究

为分析水泵水轮机在水轮机工况下导叶水力矩大小及其变化规律,针对国内某抽水蓄能电站的水泵水轮机模型,基于电测应力分析方法,对活动导叶轴进行特殊加工处理,分别进行水轮机工况下同步导叶和非同步导叶的水力矩试验。对试验结果分析得出:在不使用非同步导叶时,随着导叶开度的增大所有被测导叶的导叶水力矩因数变化保持一致,并且水力矩的方向从导叶关闭方向逐渐转向导叶开启方向;设置10~#导叶为非同步导叶后,在非同步导叶开度与同步导叶开度值相差小于16.4%时,被测导叶的水力矩因数趋于均匀分布,差值大于16.4%时随着开度值的增大水力矩急剧增大,并且不同导叶的水力矩因数差别较大。     

导叶开度对混流式水轮机压力脉动特性及流动诱导噪声的影响

为研究导叶开度对混流式水轮机压力脉动特性及流动诱导噪声的影响,应用CFD和LMS Virtual Lab软件分别对混流式水轮机在三种导叶开度下进行非定常流场和声场数值计算。结果表明:混流式水轮机内压力脉动主要受到叶片通过频率(108.33Hz)以及低频脉动(4.15Hz)的影响;随着导叶开度的增大,叶频对转轮进口和蜗壳内压力脉动的影响逐渐增加;外场噪声的分布与混流式水轮机的几何轮廓相吻合;尾水管弯肘段有助于减弱混流式水轮机流动噪声声压;导叶开度越大,混流式水轮机辐射出的外场噪声声压值越大,偶极子特性越明显。研究结果可为混流式水轮机组的稳定运行及流动诱导噪声的控制提供参考。     

水泵水轮机导叶间不同周向偏距对水力效率的影响研究

通过三维定常数值模拟方法,分析混流式水泵水轮机导叶间不同周向偏距RCP对水力效率的影响研究。选取9种不同的周向偏距RCP,对4种不同工况的计算,得到周向偏距RCP对水泵水轮机各工况效率影响规律。考虑机组设计工况和非设计工况下机组性能,周向偏距RCP在0-4/18之间比较合理。周向偏距RCP的变化引起水力效率下降的因素为:造成活动导叶出口处速度分布不均匀,进而活动导叶出口后的过流部件流速分布不均匀使得损失增大,导致水力效率降低。     

导叶分段关闭规律在电站非恒定流计算中的应用及问题讨论

用实例说明导叶分段关闭规律在电站调节保证计算中的应用，并讨论了引水系统非恒定流计算中的几个问题，供设计计算时参考。     

长甸电站二号机导叶空蚀原因分析及整形

太平湾发电厂长甸电站机组大修时发现了二号水轮机导叶空蚀,对空蚀的产生原因进行了现场勘察、全面分析,并针对该站导叶空蚀的具体原因提出了具体的处理方案,为减弱该站导叶空蚀程度提供了前提保证。     

导叶关闭规律对水电站流道压力分布特性影响

水电站过渡过程中,不同导叶关闭规律对流道压力值及分布特性有较大影响,特别对引水道短、断面尺寸大的坝后式水电站,可能造成同一断面的压力不均问题,危及水电站的安全。为探求不同导叶关闭规律对坝后式水电站流道压力空间分布特性的影响,以典型坝后式水电站三峡右岸水电站为研究对象,通过水电站过渡过程全流道压力特性三维数值模拟及自定义的压力特性差异分析法,对比不同导叶关闭规律下的水电站流道典型断面压力空间分布差异。结果表明:采用三段导叶关闭规律更能限制转轮最大转速,而采用两段导叶关闭规律使得流道同一断面的压力分布更为均匀,从而对流道有利,能保证水电站的安全稳定运行。     

高导墙动力响应试验研究

基于水弹性模型试验,对某水电站导墙进行水动力响应测试,同时结合有限元模型进行数值计算,进而评价其安全稳定性。得出的结论是:在脉动荷载作用下,导墙动应力沿高程基本呈现先增后减分布形式,在距底部1/3范围内值偏大,在进行结构设计时应采取适当措施予以加强;导墙泄洪时不会与水流发生随机共振。模型试验与数值分析结果数据吻合良好,说明了用数值模型进行消力池导墙动力分析是可靠的。     

钢衬钢筋混凝土压力管道混凝土裂缝温度张合量数学模型

水电站运行期内因温度变化引起民钢衬钢筋混凝土压力管道混凝土径向裂缝的张合变化，是混凝土裂后的特征的重要方面，本文运用热弹性交互定量导出径向裂缝温度张合量的公式，该数学模型糖度较高而且简捷方便，可供设计工程师使用。     

水力机组调保计算导叶折线关闭方式优化研究

调节保证计算是水电站设计中的重要内容之一。工程中有不少改善调节保证参数的措施，其中采用导叶折线关闭方式的措施最经济，而且技术上容易实现，已在水电站中广泛采用。如何使导叶折线关闭方式中拐点的位置和导叶的关闭时间最优，是确定导叶折线关闭方式的关键。为此，采用最优化技术中的单纯形加速法对水轮机导叶折线关闭方式进行了优化计算，从而确定出折线关闭方式中拐点的位置和导叶的关闭时间，使得在此关闭方式下的压力上升值和转速上升值最小。