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贯流式机组调速系统建模与参数最优调节研究

贯流式机组调速系统建模与参数最优调节研究

作者：申潘威长沙理工大学

学位级别：硕士

贯流式水轮机组调节系统是以贯流式水轮机组调速器作为控制器,水轮发电机组及引水系统作为被控对象所构成的闭环控制系统。贯流式水轮机组调节系统的基本任务,是根据负荷的变化不断地调节水轮发电机组的有功功率,维持机组转速(频率)在... 详细信息

贯流式水轮机组调节系统是以贯流式水轮机组调速器作为控制器,水轮发电机组及引水系统作为被控对象所构成的闭环控制系统。贯流式水轮机组调节系统的基本任务,是根据负荷的变化不断地调节水轮发电机组的有功功率,维持机组转速(频率)在规定的范围内。水轮发电机组调节系统性能的好坏,对电厂机组安全可靠运行具有重大的影响。贯流式水轮机组调节系统被控对象的特性参数与机组本身的工况及所带负荷有关。因此为获得良好的系统动态品质,在不同工况点上的贯流式水轮机组调速器的控制参数也应该不同,否则必然会使贯流式水轮机组调节系统的动态特性变差,甚至失去稳定性。虽然厂家给出了调速器PID控制参数的可调范围,但大部分厂家均是只给出一组PID参数,此组控制参数的选取需要大量的试验验证得到,而鉴于电厂对安全性、可靠性和经济性的要求,在实际的水轮发电机组上进行长时间、多工况点及大规模试验是不现实的。为解决这些问题,以贯流式水轮机组模型综合特性曲线及飞逸特性曲线为基础,并辅以相应的运行参数,如在特定水头下机组开度与出力的运行关系、机组甩负荷过程曲线等,通过人工神经网络模拟水轮机流量特性和力矩特性,并使用简化的可变采样频率的特征线法模拟引水系统,从而建立贯流式水轮机组调节系统中调节对象的非线性建模。针对电厂现有的两种主要控制模式,即速度控制模式和开度控制模式。在这两种控制模式下,研究调节系统动态品质,包括调节系统在原有调速器参数、额定水头下的动态品质仿真研究,在全部的水头范围内,调节系统在原有调速器参数的动态品质仿真研究。并利用生物地理学算法找出一组最优参数,给出相应的动态过程仿真。把真实调速器和非线性模型实时仿真系统对接构成实时闭环系统,并在其上进行各种闭环动特性试验。从而给出电厂调节系统现有调节控制参数在全部工况范围内的动态品质评价,得到在全部工作水头工作范围内,调速器的最优控制参数。

关键词：调速系统水轮机贯流式非线性模型参数最优调节

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贯流式水轮机转轮叶片的多学科优化设计

农业工程学报 2014年第2期30卷 47-55页

作者：朱国俊郭鹏程罗兴锜齐国庆西安理工大学水利水电学院西安710048

为了变革传统的转轮优化设计方法,在缩短转轮研发周期的同时能确保转轮安全、高效的运行,有必要开展转轮的多学科优化设计方法研究。该文基于多学科可行性优化策略(multidisciplinary feasible method,MDF)提出了一种能兼顾水力性能和... 详细信息

为了变革传统的转轮优化设计方法,在缩短转轮研发周期的同时能确保转轮安全、高效的运行,有必要开展转轮的多学科优化设计方法研究。该文基于多学科可行性优化策略(multidisciplinary feasible method,MDF)提出了一种能兼顾水力性能和强度应力的贯流式转轮叶片多学科优化设计方法。该方法以转轮叶片的几何形状参数作为优化变量,以转轮叶片的水力效率以及叶片上的最大静应力值作为优化目标,并通过MDF策略构建整个多学科优化求解系统,同时引入NSGA-II算法作为寻优算法开展了贯流式叶片的多学科优化设计。优化过程中,采用弱耦合方法完成每个优化个体的多学科性能分析以缩减整个优化流程的计算时间,提升了该方法的工程实用性。采用该方法对某电站的贯流式水轮机模型转轮进行优化,优化后水轮机的水力效率提高了0.3%,转轮叶片的最大应力值降低了16.3%,表明该方法是有效的,并具有实际的工程应用价值。

关键词：水轮机优化设计效率贯流式多学科可行性策略

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贯流式机组扩容增效改造稳定性分析

水电站机电技术 2022年第5期45卷 6-8,128页

作者：唐小勇中国大唐集团科学技术研究院有限公司水电科学研究院广西南宁530000

许多贯流式水轮发电机组投产运行较早,上、下游梯级电站的建设,导致发电水头下降,机组效率下降达不到设计出力,电站大量弃水,以百龙滩电站水轮发电机组的扩容增效改造为例,对比分析了机组改造前后的稳定性和扩容增效情况。通过改造,解... 详细信息

许多贯流式水轮发电机组投产运行较早,上、下游梯级电站的建设,导致发电水头下降,机组效率下降达不到设计出力,电站大量弃水,以百龙滩电站水轮发电机组的扩容增效改造为例,对比分析了机组改造前后的稳定性和扩容增效情况。通过改造,解决了机组低水头振动大,达不到设计出力的问题,使电厂安全运行,增加机组过流量和出力,减少电站弃水,提高水力资源利用率,提升机组的稳定性。机组改造效果良好,可为相似的贯流式机组改造工作提供参考。

关键词：贯流式水轮发电机组扩容增效稳定性试验

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贯流式自然循环锅炉

上海节能 2023年第4期 539-540页

1基本信息产品名称:贯流式自然循环锅炉规格型号:LSS(0.05~1.0-0.8-Y、Q)产品类型:锅炉(窑炉)类生产企业:上海扬诺锅炉制造有限公司2企业介绍上海扬诺锅炉制造有限公司是一家专注于燃气锅炉、电锅炉的研发、生产、销售和服务为一体的国... 详细信息

1基本信息产品名称:贯流式自然循环锅炉规格型号:LSS(0.05~1.0-0.8-Y、Q)产品类型:锅炉(窑炉)类生产企业:上海扬诺锅炉制造有限公司2企业介绍上海扬诺锅炉制造有限公司是一家专注于燃气锅炉、电锅炉的研发、生产、销售和服务为一体的国家高新技术企业,拥有国家质检总局颁发的B级锅炉制造许可证。

关键词：自然循环锅炉锅炉制造贯流式燃气锅炉电锅炉产品名称规格型号

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王甫洲水电站灯泡贯流式机组选择设计

人民长江 1997年第11期28卷 20-21页

作者：王建华杨晓琳长江水利委员会设计院机电处

王甫洲水电站机组选择设计过程历时较长，曾进行过多种方案比选工作。１９８７年以来，重点研究了进口机组方案，对水轮机型式、台数以及主要参数进行了充分的论证。在国外４家厂商提供的机组方案的基础上，确定了机组主要参数，最终选... 详细信息

王甫洲水电站机组选择设计过程历时较长，曾进行过多种方案比选工作。１９８７年以来，重点研究了进口机组方案，对水轮机型式、台数以及主要参数进行了充分的论证。在国外４家厂商提供的机组方案的基础上，确定了机组主要参数，最终选定了４台灯泡贯流式机组方案。机组从奥地利引进，为目前世界先进水平。以下重点论述了机组的选择设计过程，最后简要介绍了机组的结构特点。

关键词：贯流式灯泡式水轮发电机组水电站

贯流式水轮机锥形导水机构运动图计算机计算与绘图

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大电机技术 1995年第2期 43-47页

作者：杨伟华天津发电设备厂

本文介绍了利用数学方法对贯流式水轮机锥形导水机构在三个方向的运动进行的准确计算，并采用ＣＡＤ技术自动绘制了运动图。完成此图的绘制约需半小时，比手工绘制提高工效近百倍，且设计的正确性及整体精度均有明显提高．

关键词：贯流式水轮机锥形导水机构运动图计算机

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贯流式模型水轮机试验装置研制

贯流式模型水轮机试验装置研制

作者：程宇坤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

进入新世纪,石油、天然气、煤炭等化石燃料储量急剧减少,据《BP世界能源统计年鉴2016》(BP World Energy Statistics 2016)中的资料显示,近年来,能源供给呈现多样化,技术的进步支撑了可再生能源的强劲发展,石油、天然气在2015年均有可... 详细信息

进入新世纪,石油、天然气、煤炭等化石燃料储量急剧减少,据《BP世界能源统计年鉴2016》(BP World Energy Statistics 2016)中的资料显示,近年来,能源供给呈现多样化,技术的进步支撑了可再生能源的强劲发展,石油、天然气在2015年均有可观增长,而煤炭经历了有史以来最大规模减产,其在一次能源中占比已降到2005年以来最低值。与煤炭等不可再生资源相比,我国水电资源丰富。在10m水头左右的水力资源占到总可开发资源的5%,我国适用于贯流式水轮机机组的潜能巨大,贯流式水轮机适用范围广,经济可靠,获得了市场的青睐。然而,目前设计的贯流式试验装置已经无法满足水力开发所要求的安全、可靠、经济运行的需要,亟需提出新的设计结构和改进措施,从而满足水力开发对试验装置的要求。本文中以白河水电站水力流道单线为基础,研制全新的贯流式水轮机试验模型装置。首先完成试验模型装置总体设计,并利用有限元计算对装置进行整体计算,优化关键部件结构形式,通过不同结构形式对模型装置结构优缺点进行对比分析,确定模型装置的结构。由于贯流泡体内空间狭小、联动机构结构复杂,故整体设计采用全3D设计,虚拟安装,充分考虑各部件的安装空间。其次,利用静压经典公式分析试验装置关键设备静压轴承工作过程中的载荷,确定静压轴承结构。分析轴承使用中出现失稳的原因,并对轴承安装调试过程中出现的问题进行探讨。最后,在哈尔滨大电机研究所水轮机室高水头水力试验台进行了模型装置的安装、调试及试验。在试验过程中,对比了国外相同转轮的试验数据,通过试验数据的对比分析,新设计的模型装置在稳定性、可靠性上与国外同类型装置一致,且安装调整优于国外装置,满足了水力开发的需求,文中的设计思路与计算方法也可对其它类似结构具有借鉴作用。

关键词：贯流式模型试验装置静压轴承有限单元法

加强灯泡型贯流式机组研制经济合理地开发我国低水头水力资源

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水利水电技术 1992年第4期23卷 29-34页

作者：端润生水利水电规划设计总院

一、研制贯流式机组的日的和意义我国低水头水力资源丰富,相当一部分分布在坡降平缓流量甚大的丘陵、平原河流上,还有一部分则在大江大河梯级开发中为减少淹没损失水能资源未被利用的衔接处。修建安装灯泡型贯流式机组的低水头电站,可... 详细信息

一、研制贯流式机组的日的和意义我国低水头水力资源丰富,相当一部分分布在坡降平缓流量甚大的丘陵、平原河流上,还有一部分则在大江大河梯级开发中为减少淹没损失水能资源未被利用的衔接处。修建安装灯泡型贯流式机组的低水头电站,可充分利用水力资源、减少淹地和移民。

关键词：灯炮型贯流式水轮机组低水头

贯流式水轮机过流部件强度及叶片的疲劳寿命分析

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贯流式水轮机过流部件强度及叶片的疲劳寿命分析

作者：宋立杰东北大学

学位级别：硕士

我国水资源丰富,水电占全国能源的比重也在不断地增加。目前大部分高水头资源已经被相继开发,这样作为低水头水电站发电设备的灯泡贯流式水水轮机被大量的采用。由于水流的不稳定和运行工况的不断变化等因素会使水轮机产生复杂的应力,... 详细信息

我国水资源丰富,水电占全国能源的比重也在不断地增加。目前大部分高水头资源已经被相继开发,这样作为低水头水电站发电设备的灯泡贯流式水水轮机被大量的采用。由于水流的不稳定和运行工况的不断变化等因素会使水轮机产生复杂的应力,产生振动,许多水电站的机组发生了不同程度的破坏。所以对水轮机主要过流部件刚强度分析、动态特性分析对于改善水轮机的水力性能、提高机组的稳定性变的十分有意义。本为利用有限元分析技术主要做了如下分析。介绍了国内外水利机组分析的现状,介绍了灯泡贯流式机组及参数,阐述了运用有限方法的基本原理和步骤。作为主要支撑部件的管形座和承担把水能转换为机械能的叶片将作为本文的研究重点。运用UG软件对过流部件进行建模,采用Hypermesh软件对结构进行网格划分建立了有限元模型,再导入Ansys进行有限元分析,进行了结构的刚强度分析和动应力分析。分析出不同工况下结构的最大位移和最大应力集中区域,找到应力集中点。水轮机运行中,水流的状态是不断变化的,水压力也是不断变化的,可以根据压力变化计算结构对动水压力的响应,得到结构最大应力随时间的变化过程,为优化结构提供参考。为了研究过流部件的非线性特性,本文在线性分析的基础上对结构进行了非线性情况下的刚强度和动应力分析。由于水流的不稳定会在叶片周围产生激振力,这些力会导致在转轮叶片处产生裂纹,根据动应力的分析结果,对叶片进行了疲劳寿命预测分析,预测叶片出现裂纹的时间,为电站维修提供了时间依据。通过本论文的研究,得到了灯泡贯流式水轮机主要过流部件的强度特性和动应力特性,并预测了转轮叶片产生裂纹的时间。为结构设计人员对结构的优化提供了优化依据,为电站工作人员对机组的停机维护提供了时间依据。

关键词：贯流式非线性疲劳动应力强度