有压引水式电站过渡过程仿真

发布时间：2020-07-13 21:03

【摘要】：水力过渡过程在水电站运行中频繁发生,其间伴随发生的水击现象以及管道、调压室、水力机组的动态变化使水力系统处于较为复杂的不稳定状态。过渡过程直接关系到水电站的安全性和电力生产的质量。水电站面对较大幅度的负荷变化时进入大波动过渡过程,期间机组转速变化的幅值和管道所承受水击压力变化的幅值是研究关注的重点,也是衡量电站安全性的主要控制参数,两者在电站运行的不利情形下通常呈现出矛盾;电站面对较小幅度的负荷变化时进入小波动过渡过程,该过程在电站常规运行中出现频率高,小波动过渡过程的品质直接影响电站输出的电能质量。过渡过程仿真计算能够全面体现大、小波动过渡过程中电站各过水部件和机械部件的动态变化,从而直观反映电站的安全性,并能够通过仿真试验的方式为电站优化控制策略。本文在前人研究成果的基础上,研究了有压管道的瞬变流计算方法,建立了有压管道、阻抗式调压室、混流式水力机组的数学模型,通过编制计算机程序将各模型统一为封闭系统以实现仿真计算。结合某引水式电站工程实例,仿真验证了该电站大、小波动过渡过程的安全性和稳定性,为该电站提出了优化的控制策略。
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV737
【图文】：

示意图,简单管道,示意图,水力过渡过程

2 水力过渡过程计算的基本原理2 水力过渡过程计算的基本原理机在开机、停机、增负荷、减负荷、调相等运行工况发生改变时，就程。其中水击现象可能产生较大的压力波动，影响系统的正常稳定运是电站过渡过程计算研究的核心。击的基本概念击的传播和反射闭管道中由于流量或流速的变化而引起的管道压力升降，称为水击都是刚性的条件下，则称为刚性水击；在考虑水体和管壁弹性的条击[37]。

示意图,示意图,特征线法,求解计算

数值解法可以对整个引水管路系统和包括调速器在内的机械系利用计算机容量大、计算速度快以及计算精度高的有点，能够准行求解计算，不仅降低了计算工作量，还保证了计算结果的准确模型物理意义清晰、建立方便快捷，适用于复杂的管路系统。目法中特征线法应用最为广泛，本文将采用此种方法进行研究计算线法原理击的基本方程有：运动方程和连续方程，这是两个偏微分方程，特征线法就是将偏微分方程转化为常微分方程进行求解计算。下介绍。方程-2 所示，在有压管道的水体中取一控制体，其截面积为 A，厚度运动。根据牛顿第二定律 F ma，即作用在控制体上的合力等的乘积，可得：

示意图,连续方程,物理量,示意图

dt t x为移动控制体的全导数。图2-3 连续方程物理量示意图Fig 2-3 Schematic diagram of physical quantity of continuity equation式（2.11）中，对于xU 有：1 x xdUx dt（2.12）将式（2.12）代入式（2.11），整理可得： 0 AV Ax t（2.13）式（2.13）就是在分析水击问题时经常用到的连续方程的一般形式，表示一元不稳定流动。根据和 A 的全导数形式 xtV ， x tA VA V ，可得：0 xAVA（2.14）式中：表示水体的弹性；AA表示管道材料弹性；xV 表示任意时刻下，控制体内进入和流出量之差。若轴向变形忽略不计，可得：21 22/ 4 2 T T TA DDA D E（2.15）

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