木扎提三级水电站水力过渡过程分析研究

发布时间：2017-08-10 09:34

  本文关键词：木扎提三级水电站水力过渡过程分析研究

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【摘要】：水电站水力过渡过程,指的是过水系统中的水流从一个稳定状态转变到另外一个稳定状态的过程。在某一外扰下,水力发电机组可能发生启动、停机、甩负荷等过程。这会导致机组转速急剧变化并引起引水管道中的压力升高,会对水电站的引水系统和机组产生破坏。水力过渡过程计算在水电站设计过程中具有举足轻重的作用,与水电站运行的安全性和可靠性密切相关。水电站水力过渡过程计算的合理性,将关系到水电站引水系统的设计并决定了水电站的安全运行和供电的质量。本文以木扎提三级水电站引水系统为研究背景,根据特征线法,运用MATLAB中的Simulink工具箱建立水电站水力过渡过程仿真计算模型并进行仿真分析。对木扎提三级水电站的大、小波动过渡过程进行计算机仿真模拟研究。本文研究得到的成果主要有以下几点:(1)在水轮机导叶最优关闭时间的选择中,针对甩负荷工况,分别对不同的导叶关闭时间进行仿真计算。对仿真数据进行拟合分析,得到转速上升率和蜗壳进口压力随时间的拟合曲线,选取木扎提三级水电站合理的导叶关闭时间为8秒。(2)采用加大调压室上部截面面积的方法,通过计算采用不同调压室上部截面面积的涌浪水位情况,得到调压室上部截面面积越大,调压室上部截面面积改变高程越低,调压室的最高涌浪水位越低,越能够满足控制要求。选择既满足要求开挖量又小的方案,经过比较,最后选择在高程2172.00m之上增加调压室上部截面半径为11m的调整方案。(3)甩负荷和减负荷水力过渡过程会导致水轮机组转速快速上升和系统水压大幅升高等参数的剧烈变化。上游为死水位的时候不能满足4台机组共同发电,其他工况下得到的调压室水位、转速上升率、蜗壳进口压力等参数均在控制范围之内。小波动情况下水电站的引水系统和水轮机小波动符合规范要求。水力干扰情况下,调压室波动过程均是收敛的,满足水电站水力过渡过程计算控制要求。水力过渡过程仿真计算的结果表明,利用MATLAB对水电站水力过渡过程进行模拟仿真具有参数值改变简单、完成一次仿真试验时间短等特点。这种方法可以解决水电站调节系统物理模型建造、参数改变困难的情况,是高效的研究方法。
【关键词】：水电站过渡过程 特征线法 simulink仿真 导叶关闭时间 调压室
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV135
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 引言11
• 1.2 研究过渡过程的意义与目的11-12
• 1.3 水力过渡过程研究的现状12-15
• 1.4 本文研究的对象及主要内容15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第二章 过渡过程计算的基本理论17-25
• 2.1 大波动过渡过程的计算理论与计算方法17-23
• 2.1.1 有压管道非恒定流数学计算模型和特征线法17-19
• 2.1.2 调压室方程19-21
• 2.1.3 边界条件21-23
• 2.1.4 水轮机模型23
• 2.1.5 机组转动方程23
• 2.2 小波动水力过渡过程计算理论23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 工程概况25-32
• 3.1 工程概况25-26
• 3.2 计算参数26-30
• 3.2.1 管道参数计算26-30
• 3.3 过渡过程计算控制要求30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第四章 仿真模型的建立32-43
• 4.1 MATLAB/Simulink介绍32
• 4.2 管道仿真模型的建立32-33
• 4.3 调压室仿真模型的建立33-34
• 4.4 机组仿真模型的建立34-36
• 4.5 串联管道连接仿真模型的建立36-37
• 4.6 三岔管道连接仿真模型的建立37
• 4.7 大波动仿真模型的建立37-42
• 4.8 本章小结42-43
• 第五章 水力过渡过程计算43-83
• 5.1 大波动计算43-72
• 5.1.1 导叶关闭时间对大波动水力过渡过程的影响43-48
• 5.1.2 大波动计算工况48-49
• 5.1.3 调压室的调整49-57
• 5.1.4 大波动计算结果57-72
• 5.2 小波动稳定计算72-79
• 5.2.1 小波动过程计算工况72-73
• 5.2.2 小波动调速器参数整定73
• 5.2.3 小波动计算与分析73-79
• 5.3 水力干扰计算79-82
• 5.3.1 计算参数及内容79
• 5.3.2 水力干扰工况79
• 5.3.3 水力干扰计算结果与分析79-82
• 5.4 本章小结82-83
• 结论与展望83-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-90
• 作者简介90
• 发表论文和参加科研情况90-92

【参考文献】

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本文编号：650009