带有泄洪支洞的压力引水系统过渡过程分析研究

摘要

拥有长引水隧洞的压力引水系统，其非恒定流现象不仅影响水电站的发电品质，还直接关系到压力引水系统的安全稳定、水轮机组的安全运行。 本论文在吸收整理前辈们科研成果的基础上，对国内外的发展趋势进行了总结，结合两机组共用调压室的特点和特征线法的研究方法，建立了压力引水系统的模型，处理了上游水库边界、进水口边界、出水口边界、串联节点边界、岔管节点边界、阻抗式调压室边界、水轮发电机边界以及调速器等一系列数学模型。结合某工程，利用TOPsys-TP1.0通用软件建立数值仿真模型，对水电站复杂压力引水系统中的水锤压力和调压室水位联合计算。得到结果：(1)在大波动工况下，研究调压室和阻抗孔的断面敏感性，得出合理的调压室和阻抗孔的断面直径分别为19m，5.8m;计算大波动各工况下的机组转速、蜗壳压力、调压室涌浪水位，得出机组在所选工况下的调节保证参数，同时分别计算导叶沿直线关闭和两段式关闭的两种关闭规律，最后选定关闭时间为14.5s的直线关闭规律来进行后文的计算；计算得出输水系统沿线的最大、最小内水压力线，分析管道安全性；对相应工况的不同调压室位置下的蜗壳压力进行计算，从蜗壳末端最大压力角度进行考虑，结合调压室涌浪水位和成本造价，得出了调压室的合理位置；计算研究了引水道糙率对大波动过渡过程的影响；(2)在小波动工况下，对不同阻抗孔尺寸、调压室尺寸的各情况分别进行小波动计算，得到不同的阻抗孔断面面积和调压室断面而积对调节品质以及机组稳定运行的影响规律；对小波动下各工况进行计算，验证大波动下选取的阻抗孔断面面积和调压室断面面积的合理性。(3)在水力干扰工况下，对不同阻抗孔尺寸、调压室尺寸的相应工况分别进行计算，分析了不同阻抗孔尺寸和调压室尺寸对受扰机组出力摆动的影响；对并入理想大电网频率调节和并入有限电网频率调节两种情况进行计算，进而验证大波动工况下选取的阻抗孔断面面积和调压室断面面积是否也能使水力干扰工况下的受扰机组稳定运行。在水电站设计阶段，只有对各种工况进行充分考虑，才能全面对水电站的安全稳定运行和保证发电品质提供技术支持。

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