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气垫式调压室临界稳定气体体积研究

水力发电学报 2020年第10期39卷 92-101页

作者：欧传奇刘德有周领国际小水电中心杭州310002 河海大学水利水电学院南京210098

借助开敞式调压室稳定理论建立的气垫式调压室临界稳定断面面积,其与气室气体高度相关,两者构成封闭气室体积。为摸清气垫式调压室水位波动稳定性与断面面积和室内气体体积关系,核实影响水位波动稳定的决定因素,通过分析"引水道-气垫式... 详细信息

借助开敞式调压室稳定理论建立的气垫式调压室临界稳定断面面积,其与气室气体高度相关,两者构成封闭气室体积。为摸清气垫式调压室水位波动稳定性与断面面积和室内气体体积关系,核实影响水位波动稳定的决定因素,通过分析"引水道-气垫式调压室"系统小波动稳定条件,发现其小波动稳定性与断面面积和室内气体体积均有关联,证实在满足结构、布置、施工等要求的"体积最小化条件"下,其小波动稳定性主要受室内气体体积影响,气垫式调压室临界稳定断面面积概念不准确,气垫式调压室不必局限于等面积体型。据此提出了气垫式调压室"临界稳定气体体积"及相应体型优化设计思路,建立了临界稳定气体体积计算公式,按照严格的求导判定法则分类分析确定了计算参数的取值,针对不同用途导出了多种实用计算公式。

关键词：气垫式调压室稳定气体体积稳定断面面积临界稳定简化公式安全系数体型优化

设气垫式调压室水轮机调节系统稳定性及过渡过程控制优化研究

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设气垫式调压室水轮机调节系统稳定性及过渡过程控制优化研究

作者：黄岩华中科技大学

学位级别：硕士

设气垫式调压室的水电站因调压室内以高压气体的压力波动控制水位振幅的特殊性,其暂态过渡过程也复杂多变,探索设气垫式调压室电站安全稳定运行具有至关重要的理论和实践意义。在此背景下,本文从小扰动工况下设气垫式调压室水轮机调节... 详细信息

设气垫式调压室的水电站因调压室内以高压气体的压力波动控制水位振幅的特殊性,其暂态过渡过程也复杂多变,探索设气垫式调压室电站安全稳定运行具有至关重要的理论和实践意义。在此背景下,本文从小扰动工况下设气垫式调压室水轮机调节系统的稳定性、组合工况下调压室涌浪叠加和气室压力叠加特性、以及极端工况下气垫式调压室体型优化设计三个方面开展深入的研究。主要研究内容总结如下:(1)探究了阶跃负荷扰动和一次调频工况下设气垫式调压室水轮机调节系统的稳定性,解析了调压室结构参数和管道特征参数对系统稳定域的影响规律。首先,构建了考虑引水管道水头损失项、调压室阻抗孔口水头损失项和PID控制策略的阶跃负荷扰动和一次调频工况下设气垫式调压室水轮机调节系统非线性耦合反馈模型。接下来,引入分析复杂非线性系统的Hopf分岔理论,求解出系统在K-K-K参数空间的稳定域,深入分析该系统在两种工况下调速器控制参数K和K的分岔特性。最后,采用龙格库塔法求解其状态变量的时域动态响应验证了理论分析的正确性。(2)推导了一洞三机布置型式电站典型工况下气垫式调压室涌浪和气室压力的理论解析公式。首先,以设气垫式调压室电站组合工况下最不利叠加时刻的理论计算公式为基础,采用KBM渐近法求解一洞三机布置型式电站六种典型工况下气垫式调压室涌浪极值和气室压力极值的理论解析公式。接下来,依托工程实例分析了气垫式调压室阻抗系数变化对调压室涌浪极值和气室压力极值的影响规律。最后,将理论计算结果与数值计算软件的结果进行对比分析,验证了所求理论解析公式的准确性。(3)构建了基于改进引力搜索算法的气垫式调压室体型多目标优化决策框架。首先,综合考虑电站调节保证计算指标和调压室体积等多维目标和多重约束,依托电站重要边界条件建立调压室体型多目标优化模型。接下来,引入引力搜索算法和改进熵权-相对目标接近度的评价策略,得到能均衡暂态水力性能和调压室体型的最优方案解。最后,将该体型参数与原始参数下设计工况和校核工况的仿真结果对比,结果表明优化后的体型参数具有更优越的暂态性能,验证了该优化决策框架的有效性。

关键词：气垫式调压室水轮机调节系统稳定性分析波动叠加调压室体型优化

气垫式调压室热力学特性及其对围岩应力变形的影响

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水利水电科技进展 2021年第6期41卷 58-64页

作者：蒋中明邓自源唐栋万发欧阳钰榕长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室湖南长沙410114 长沙理工大学洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室湖南长沙410114

为了解气垫式调压室气室内压缩气体温度和压力变化规律及其对调压室围岩的应力变形特性的影响,基于水位波动方程和能量守恒方程,提出了考虑传热影响的调压室压缩空气热力学过程的计算模型,并进行合理性分析。采用裂隙岩体单向热力耦合... 详细信息

为了解气垫式调压室气室内压缩气体温度和压力变化规律及其对调压室围岩的应力变形特性的影响,基于水位波动方程和能量守恒方程,提出了考虑传热影响的调压室压缩空气热力学过程的计算模型,并进行合理性分析。采用裂隙岩体单向热力耦合数值方法,将调压室内空气的压力和温度作为瞬时变化边界条件,对调压室围岩的应力变形特性进行了深入分析。结果表明:在调压运行工况条件下,调压室内的空气压力和温度将发生大幅度波动变化,进而会导致围岩温度也出现相应的改变,且围岩温度呈现出显著的不均匀分布特点;节理裂隙处的岩石温度变化相对较大,且出现了较大的拉应力。

关键词：气垫式调压室压缩空气热力学过程节理裂隙受力特性

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气垫式调压室小波动稳定性的理论研究

水力发电学报 1991年第2期10卷 52-62页

作者：张永良刘天雄交通部水运规划设计院清华大学水利水电工程系

本文在考虑进出气垫式调压室阻抗水头损失相等及不相等情况下,采用李亚普诺夫第二方法等数学理论进行稳定性分析,得出更为合理,更小的临界断面积。

关键词：气垫式调压室水头损失小波动稳定性水位调速器

大干沟水电站气垫式调压室水力特性及运行控制

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水力发电学报 2003年第3期22卷 95-100页

作者：刘德有索丽生李斌尹常宝张健河海大学南京210098 青海省水利水电勘测设计研究院西宁810012 青海省格尔木河水电开发公司青海格尔木816000

大干沟水电站气垫式调压室是我国第一座应用于水电站的气垫式调压室 ,位于青海省格尔木市境内。本文介绍了大干沟水电站的工程概况及其气垫式调压室的水力特性、气体特性、运行稳定性、现场观测资料分析和运行控制模式等方面的研究成果。

关键词：水电站气垫式调压室水力特性气体特性运行稳定性运行控制

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预测气垫式调压室运行中漏气量的数学模型

水利学报 2009年第10期39卷 1233-1239页

作者：孙冬梅冯平张明进天津大学建筑工程学院天津300072 交通部天津水运工程科学研究院水工构造物检测诊断与加固技术交通行业重点实验室天津300456

针对气垫式调压室运行过程中气压室内的气体沿单裂缝向黏土夹层渗漏的水-气二相渗流过程,建立了基于多相流理论的水-气二相流模型。模拟了不同的围岩孔隙水压力与调压室内气压力比值情况下的气压室漏气情况,结果表明,当该比值增大时,漏... 详细信息

针对气垫式调压室运行过程中气压室内的气体沿单裂缝向黏土夹层渗漏的水-气二相渗流过程,建立了基于多相流理论的水-气二相流模型。模拟了不同的围岩孔隙水压力与调压室内气压力比值情况下的气压室漏气情况,结果表明,当该比值增大时,漏气量将迅速减少,验证了设置水幕防漏措施的有效性。所建立的水-气二相流模型可以充分考虑调压室地质条件,水幕的压力,气室气压及围岩性质等因素的影响,为空气损失评估、水幕设计及对漏气严重的调压室进行修补提供了依据。

关键词：气垫式调压室水-气二相流水幕防漏漏气量

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气垫式调压室控制阈值整定方法研究

人民长江 2021年第1期52卷 212-217页

作者：欧传奇刘德有周领国际小水电中心浙江杭州310002 河海大学水利水电学院江苏南京210098

受漏气及季节性温度变化等的影响,气垫式调压室采用"等P0·V0值"运行控制模式时,仍需要进行补、排气操作,才能确保电站的正常稳定运行。在分析常用的气垫式调压室"等P0·V0值"运行控制模式特征的基础上,提出了气垫式调压室运行控制常数... 详细信息

受漏气及季节性温度变化等的影响,气垫式调压室采用"等P0·V0值"运行控制模式时,仍需要进行补、排气操作,才能确保电站的正常稳定运行。在分析常用的气垫式调压室"等P0·V0值"运行控制模式特征的基础上,提出了气垫式调压室运行控制常数的优化确定方法,分析了气室控制参数稳态和动态变化范围及相互关系,分区提出了补气、排气的要求,以及其控制阈值的整定方法及原则;并针对动态信号干扰阈值整定等问题,提出了4种运行状态识别方法,对阈值整定具有明显的改进作用,为气垫式调压室运行控制提供了系统化、标准化的控制阈值整定思路和方法。

关键词：控制阈值阈值整定运行控制模式气室控制常数气室控制参数气垫式调压室水电站

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气垫式调压室气体多变指数合理取值分析

人民黄河 2009年第7期31卷 71-73页

作者：欧传奇刘德有陈广志河海大学水利水电工程学院江苏南京210098

在含气垫式调压室输水系统的水力过渡过程中,以及长期运行时不同工况的初始时刻,气体多变指数m并非常数,其存在较大的变化范围。经深入分析引起m值变化的机理,以及探讨实际工程中m可能的取值范围,建议设计工况m在区间[1.0,1.4]上取值,... 详细信息

在含气垫式调压室输水系统的水力过渡过程中,以及长期运行时不同工况的初始时刻,气体多变指数m并非常数,其存在较大的变化范围。经深入分析引起m值变化的机理,以及探讨实际工程中m可能的取值范围,建议设计工况m在区间[1.0,1.4]上取值,校核工况m在区间[1.0,1.63]上取值。同时给出了计算输水系统调节保证参数控制值时相应气体多变指数的取值方法:大波动过渡过程中,计算最大、最小压力控制值时,m取可能的最大值;计算气垫式调压室内最高、最低涌波水位控制值时,m取可能的最小值;系统小波动稳定性计算时,m取可能的最大值。

关键词：气体多变指数气垫式调压室取值分析水力过渡过程