大型机组尾水系统过渡过程的计算研究

摘要

水力过渡过程是水电站为了满足负荷变化需要，是引水及尾水系统流最变化、水轮发电机组转速改变和电网调节的结果，是电站设计、运行、管理的重要研究内容。大型电站的尾水系统因共用调压室和尾水隧洞使得地下洞群更加多样化，增加了尾水系统过渡过程的复杂程度，因此对该类电站尾水系统水力过渡过程的研究需更加严密、精确，保障电站运行的安全稳定。水力过渡过程的实质是研究大波动工况调节保证参数、小波动工况调节品质及水力干扰工况的出力摆动变化情况。
　　本文在前人研究成果的基础上，介绍基本的数学模型，建立上游水库、进水口、串联管、水轮机、调压室等边界条件。结合研究对象实例，利用通用计算软件TOPsys-TP建立数值仿真模型，将水电站管道系统中水锤压力和调压室的水位波动联合计算，结论如下：
　　（1）导叶关闭规律的结果表明，折线关闭规律降低了蜗壳末端压力和转速升高率，能够较好地减小水锤压力。大波动工况选取的电站参数均能满足调节保证计算的要求。该工况阻抗孔过流特性较好时，机组转速升高率、尾水管真空度有所改善，但调压室水位波动加剧。调压室面积越大，涌浪和尾水管进n最小压力安全裕度越高。
　　（2）小波动工况下，调压室涌浪缓慢收敛，系统的小波动过渡过程能够稳定。随着阻抗孔面积或流景系数增加，转速衰减度降低，调节品质变差。而调压室面积增加，调节品质改善。
　　（3）水力干扰工况下，并同一电网时，两台机组甩负荷的受扰机组出力摆动大于一台机组：并理想大电网的机组出力摆动大于并有限电网。阻抗孔面积或流量系数增大对受扰机组出力摆动不利，而调压室面积增加则有利于机组出力摆动的减小。

目录

声明

主要符号表

1绪论

1.1研究背景与意义

1.2水力过渡过程的研究进展

1.3本文的主要研究内容

2管道水力瞬变计算的基本原理

2.1基本数学模型

2.2特征线法

2.3水锤波速

2.4本章小结

3边界条件及变特性管道当量化

3.1节点边界条件

3.2阻抗式调压室边界条件

3.3机组边界条件

3.4变特性管道当量化

3.5本章小结

4研究对象的基本数据处理

4.1研究对象概况

4.2水轮机特性的处理

4.3蜗壳及尾水管当量化

4.4仿真模拟及管道参数

4.5计算工况拟定

4.6导叶启闭时间的计算选取

4.7本章小结

5水力过渡过程的计算研究

5.1大波动过渡过程的计算与分析

5.2小波动过渡过程计算

5.3水力干扰过渡过程计算

5.4本章小结

6总结及展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录