变频变速灯泡贯流泵过渡过程研究

摘要

贯流式泵站是低扬程抽水一种较好的方式，南水北调工程已经有多座泵站采用灯泡贯流泵机组，其在水力性能和工程造价方面的优越性决定了它将成为低扬程泵站未来发展的趋势。
　　 贯流式泵站的流道短且直，采用快速闸门断流，为防止水倒灌闭门启动，使得扬程迅速增加，易引起电机超载而启动失败，贯流式泵站的水力过渡过程影响到工程的运行控制和安全性，成为设计和运行单位广为关注的问题之一。
　　 以往人们对贯流式泵站过渡过程的研究都是以同步电动机异步启动为前提。南水北调东线工程已经有4座贯流式泵站采用变频装置进行工况调节，水泵的过渡过程在变频装置的控制下发生了许多新的变化，目前的研究均未涉及，对变频调速下灯泡贯流泵过渡过程的研究成为极具实际意义的课题。
　　 本文从电机的变频调速特性出发，结合泵站系统的水力特性建立了过渡过程的数学模型，对南水北调东线淮阴三站变频软启动和变频软停机进行数值模拟。主要完成了以下几方面内容：
　　 (1)本文引用了比转速为944和1100两种水力模型的全特性，首次将无网格拟合方法-移动最小二乘法应用于水泵的全特性曲线和全特性曲面的拟合中，通过与以往多项式拟合方法的比较，表明其数值仿真精度较高。
　　 (2)介绍了同步电动机的基本运行原理，分析了变频装置的特点及作用，为过渡过程计算中水泵调速特性模型提供了依据。
　　 (3)以带分流小拍门的快速闸门断流的灯泡贯流泵为对象结合同步电动机变频调速特性建立了变频灯泡贯流泵过渡过程的数学模型，并给出过渡过程模拟框图。
　　 (4)以淮阴三站为例，用Matlab7.0编制程序，模拟了淮阴三站变频软启动和变频软停机的过渡过程，并分别探讨了频率线性变化和非线性变化、频率线性变化的速度、快速闸门的启门速度、快速闸门延迟开启的时刻以及不同的站上水位对机组启动过程的影响。
　　 (5)根据数值模拟的结果总结出一般性的规律，为变频变速灯泡贯流式泵站的安全可靠运行提供科学的指导依据。