某抽蓄电站地下厂房洞室群开挖支护过程中围岩稳定性分析

某大型抽水蓄能电站的地下厂房洞室群结构复杂,地质结构特殊,安全问题突出,需评价其在开挖支护过程中围岩的稳定性。为此,采用弹塑性有限元法,建立三维模型,使用自编程序Gehomadrid,根据开挖方案,通过不断调整模型中单元的存在状态,真实、有效地模拟了开挖支护过程,得到了开挖支护过程中围岩位移、应力、塑性区以及支护受力等结果。研究成果可为该工程设计、施工提供指导意见,也可为同类工程提供参考。     

抽水蓄能电站地下厂房典型洞室通风优化研究

研究抽水蓄能电站地下厂房通风环境对于水电站的运行管理具有重要意义。根据华东某抽水蓄能电站的厂房环境监测数据,发现其地下厂房生产区域中的副厂房公用配电室存在温度分布不均匀与通风效率低下的问题。基于该厂房生产区域的布置情况,初步分析其成因是通风口分布不合理造成局部累积的散热量无法有效通过风口排出。基于此,根据现场通风布置提出2种方案,运用CFD方法结合现场测试数据进行模型验证之后,针对2种优化方案进行CFD数值计算选取优化方案,并根据该方案进行现场试验。结果表明,该方案具有一定的可行性。     

国内外抽蓄电站经营模式分析及启发

大规模新能源的并网给系统的经济性和稳定性带来明显的影响。作为一种灵活、环保的电源,抽蓄机组承担调峰、调频、备用等功能,能平抑源荷波动,保证电网安全稳定运行。但是我国抽蓄电站运行综合效率和经济效益与国外相差较大,部分电站甚至出现亏损的现象。据此,该文结合国内抽蓄电站运行实例,分析抽蓄电站在独立经营、租赁经营、电网统一经营3种模式下的经济效益以及所面临的问题;进而选取国外成熟市场条件下具有代表性的英国Dinorwig电站和美国Summit电站分析其运营模式;最后借鉴国外成熟抽蓄项目的经营经验,从租赁合约、辅助服务补偿、电价机制等多个角度,为我国抽蓄电站经营模式的选择和发展提出建议。     

抽蓄电站提供多时间尺度备用的优化策略

"碳达峰、碳中和"背景下,新能源发电将成为未来电力系统中的主要发电形式。然而,其随机性与波动性增加了电网不同时间尺度上的运行备用需求。抽水蓄能作为成熟的储能技术之一,具有调节速度快、容量大等优势,在电网辅助服务中的作用已备受重视。然而,抽蓄电站在电能量市场与各类辅助服务市场中的运行策略、收益最大化问题还有待深入研究。为此,本工作在电力市场环境下建立了抽蓄电站参与电能量市场与多时间尺度备用市场的优化决策模型,并着重分析了备用补偿价格对其运行策略的影响,为抽蓄电站参与电力市场的运行决策提供了解决方案。算例分析表明:抽蓄电站通过提供备用服务能够明显提高其运行收益;并且,抽蓄电站提供多种备用时的总收益明显高于提供单一备用时的收益。本文算例分析中,提供多种备用的总收益至少提高了44.37%。     

复杂地质条件下地下厂房洞室群开挖顺序研究

复杂地质条件下大型地下厂房洞室群围岩稳定是岩石力学重大技术问题之一,也是施工中必须解决的问题,以江苏溧阳抽水蓄能电站工程为背景,对复杂地质条件下的大型厂房洞室群围岩稳定进行了系统分析,并通过分析制定出科学合理的开挖施工方案,确保实际施工的安全、进度,取得了良好成效.     

地下洞室开挖锚固支护时机数值模拟

针对采用数值模拟方法分析地下洞室开挖时对支护时机的模拟直接关系到计算结果的合理性问题,基于既有的支护时机确定思路,给出了在FLAC3D中对支护时机实现定量控制的方法.借助FLAC3D内嵌的FISH语言先获得开挖单元移除后的模型等效节点力,再根据选取的支护时机,将开挖荷裁分为由围岩单独承栽和由围岩与支护共同承载两部分.实例分析发现,不同支护时机下的洞室围岩稳定特征差别明显,表明在FLAC3D中采用上述方法能较好地实现对支护时机的定量控制.并运用既有的支护时机确定方法,对某工程的围岩整体稳定进行了计算分析.     

裂隙岩体渗流作用下地下洞室围岩稳定性分析

针对传统的考虑外水荷载的围岩稳定性计算方法难以定量评价地下工程的围岩稳定状况的问题,结合卡里巴水电站的工程实例,采用三维弹塑性损伤有限元数值计算方法,分别在无支护开挖、无渗流锚固支护开挖、有渗流锚固支护开挖三种工况下,定量分析并评价了地下洞室群围岩的稳定状况。结果表明,分期锚固支护开挖可确保洞室围岩稳定,裂隙岩体渗流对地下洞室围岩稳定影响较大。可见裂隙岩体渗流—弹塑性损伤计算方法可定量评价围岩稳定状况,为地下厂房设计、施工及安全运行提供了参考。     

某水电站大型地下洞室群围岩支护模拟分析

针对某水电站大型地下洞室群中大跨度、高边墙等因素对围岩稳定性的影响,采用有限差分法建立了大跨度、高边墙地下洞室群的三维计算模型。通过对比无支护与支护条件下的数值模拟结果,研究了支护对围岩应力、位移及塑性区分布的影响。结果表明,在开挖形成大跨度、高边墙的过程中,洞周围岩位移、应力值受影响显著,塑性区分布范围较大;施加支护后,洞周围岩变形减少了约23%,围岩变形得到了有效控制;应力集中和围岩塑性区分布范围均有所减小。     

CCS水电站地下厂房施工过程中围岩稳定性分析

CCS水电站地下厂房由主厂房和主变室组成,为超大断面地下洞室,其开挖过程中围岩应力、变形等特征决定着地下厂房施工和运营过程中的安全性和可靠性。通过分析工程地质条件,选取#8机组剖面建立地质概化模型,采用有限元程序Phase 2建立数值分析模型,基于弹塑性本构关系对施工开挖和支护进行数值模拟,研究开挖过程中围岩变形场、应力场及塑性区的分布及变化特征。结果表明,洞室顶拱的变形和应力集中主要产生在当层开挖,后续开挖对其影响较小,围岩趋于稳定;主厂房、主变室洞周岩体均呈现出向岩体内延伸的塑性区,塑性区岩体的破坏以剪切破坏为主;锚杆和喷混凝土支护对围岩的变形影响较小,对围岩的应力集中、拉应力区和塑性区有一定程度的改善。该研究结论和方法为地下厂房的施工开挖和支护设计提供了参考。     

非对称过水系统抽蓄机组调速系统稳定性分析

为研究非对称过水系统抽蓄电站的稳定性,基于Hopf分岔理论,先建立了带上游调压室的一管双机非对称过水系统抽蓄机组调速系统数学模型,在此基础上进行了Hopf分岔分析获得了调速系统的理论稳定域,并分析了不同控制参数下机组的动态响应特性,验证其理论稳定域;再揭示了一管双机式抽蓄机组动态响应的多尺度振荡特性及其产生机理;最后,探究了水流惯性时间常数、水轮机惯性时间常数和调压室时间常数对系统稳定性的影响规律。结果表明,带上游调压室的一管双机非对称过水系统抽蓄机组调速系统的Hopf分岔是超临界的,其稳定域由两条分岔线共同决定;调压室及机组间的水力干扰使得机组的响应特性呈现明显的多尺度振荡特性;较大的水流惯性时间常数和较小的水轮机惯性时间常数对系统稳定性有利,调压室时间常数对系统的稳定性影响呈现饱和特性。研究结果对抽蓄机组的智能控制和电站过水系统设计优化具有重要的指导意义。     

某工业车间置换通风系统数值模拟与改进分析

以某工业车间为研究对象,利用Airpak软件模拟了车间原置换通风方式下的流场分布,发现在原气流组织方式设计负荷下虽然可保证室内热舒适,但送风负荷偏大,导致夏季温度偏低,冬季温度偏高;并且工作区的气流风速偏高,吹风感较严重。对原气流组织方式进行了改进及优化,改进后的气流组织方式减小了非工作区的冷负荷,增大了工作区的送风冷负荷,降低了车间的总冷负荷,并对改进后的方式进行了数值模拟。结果表明:在改进后的气流组织方式下,车间工作区的温度冬季、夏季均达到舒适性要求,且整体送风冷负荷降低了28%,送风热负荷降低了33%,改善了热舒适,实现了节能。     

特大地下洞室群施工废水处理技术及绿色环保设施应用实践

特大地下洞室群施工废水处理是水利水电工程项目环境影响评价的重要环节,也是水环境保护的重要措施。结合当前水电工程施工废水处理方法,深入研究了特大地下洞室群开挖施工废水、混凝土拌和及注浆施工废水、机械维修和车辆清洗废水、生活污水处理的工艺流程及其环保设施,以某电站水道系统和厂房系统施工为例,优化了各独立的废水处理设施和方法,提出了一套生产废水统一集中处理的工程技术手段和处理工艺,以满足绿色环保施工基本要求。研究成果可为类似工程提供参考。     

不同通风风速下地下环道火羽流特性研究

地下环形受限空间因其复杂的结构特征具有较大火灾危险,保障其安全运营需要针对其结构特征设计适合防排烟方式,而确定最佳排烟风速是防排烟设计基础.以某典型地下环道为研究对象,利用数值模拟结合理论分析,研究了地下环道内不同通风风速、不同火源位置耦合作用下火羽流蔓延特性,针对不同火源位置在2.5～3.5 m/s风速范围内设置9个典型火灾场景,定量分析了羽流温度场、浓度场、烟气层高度变化规律.研究表明:主干隧道羽流特性几乎不受风速影响,支路隧道次之,增加风速对提高交叉口隧道火灾安全性最明显;综合考虑经济因素,建议主干隧道、支路隧道、交叉路口隧道机械通风风速分别设置为2.5 m/s、3.0 m/s、3.5 m/s.研究结果可为环形受限空间火灾防治提供理论支撑和技术参考,是对地下空间火灾防控理论的有益探索.     

基于CFD的乌江渡水电站地下厂房通风效果模拟分析

为改善乌江渡水电站地下厂房通风效果,通过建立发电机层洞室三维模型及CFD流场仿真模型,依据水电站地下厂房离线测试数据,进行厂房边界条件前处理设定,对厂房包括风速、温度、湿度、氧气浓度等多个指标进行模拟计算.通过设立不同高度及空间方位的截面,获取各指标在时空中的分布规律,分析夏季常用工况的通风效果.仿真结果表明,应重点改...     

地道通风系统的数值模拟与分析

提出准三维土壤—空气传热传质模型,对地道通风系统内空气与土壤之间的热物理过程进行数值模拟。模型忽略土壤在地道方向的传热,并解决了出现凝结水时的模拟问题,同时利用实测数据对模型进行验证,模拟结果与实测数据基本符合。利用已验证的模型,该文对影响地道通风效果的长度、埋深、风速等参数进行了深入的模拟分析。以北京地区,文章指出地道埋深以3～4米较为适宜,而地道内风速不宜太大。     

大型地下洞室群动态安全可视化系统研发及应用

针对水电站大型地下洞室群施工过程中结构安全的动态性和复杂性,基于可视化引擎VTK强大的三维图形处理能力,开发了大型地下洞室群动态安全可视化系统。将监测数据、施工过程状态信息和数值分析结果与VTK可视化系统有机融合,在建立的大型地下洞室群数值仿真模型的基础上,通过建立施工过程状态与数值仿真模型的动态耦合仿真方法,实现动态展示和实时交互式查询可视化模型信息,并实现了地下洞群的施工过程与其结构安全状态三维动态耦合可视化。该系统为水电站大型地下洞室群提供了一个直观交互式的信息可视化管理平台及安全监控平台,具有一定的工程意义和应用价值。     

环境风对燃气轮机通风系统影响的数值模拟研究

工业燃气轮机在全封闭的箱装体中运行时,需要设置通风系统。当外界环境风速较高时,会对通风系统的进口和出口条件造成影响,进而影响燃气轮机通风系统的整体性能。本文以某型燃气轮机通风系统为研究对象,采用数值模拟方法,研究不同风速(0.5～55.2 m/s)和风向(顺风、逆风、侧风)对通风性能的影响,并与现场实际测得的数据进行对比,验证数值模拟方法的准确性。通过分析不同风况下的结果发现,当机组侧向来风时对通风性能的影响较大。对此的解决方案为将迎风一侧的排风口封死,使通风系统单侧排风。计算结果表明：这种方案可保证通风系统在7级风以上情况下以额定工况的76%继续工作。     

抽水蓄能电站地下厂房排风系统布置方式数值模拟研究

抽水蓄能电站地下厂房的通风效果对电站的运行具有重要意义,作为抽蓄电站地下厂房通风的关键一环,排风系统的设计与优化至关重要.为此,针对东北某待建抽蓄电站地下厂房总排风机地上与地下两种布置方式,利用CFD方法,研究了两种排风机房布置方式下地下厂房内的气体流动规律.首先对比排风系统数值模拟结果与模型试验测量结果,验证数值计算...     

热渗耦合的地下水源热泵抽灌井传热数值模拟

基于达西定律,分析了饱和区土壤中地下水源热泵抽灌井传热机制,构建了热渗耦合共同作用下的数学模型,研究了有无地下水渗流及渗流速度对抽灌井周围温度场变化的影响,使用COMSOL Multiphysics软件对建立的模型进行了分析模拟.实例结果表明,该模型具有较好的适用性,为系统的优化设计与参数合理匹配提供了理论支持.