可逆式水泵水轮机过渡过程计算的研究

水泵水轮机过渡过程压力脉动与转轮受力突变机理研究
水泵水轮机是一种常见的水力发电设备，其过渡过程中的压力脉动和转轮受力突变是影响其运行稳定性的重要因素。

本文旨在研究水泵水轮机过渡过程中压力脉动和转轮受力突变的机理，为提高水泵水轮机的运行稳定性提供理论支持。

首先，我们需要了解水泵水轮机的工作原理。

水泵水轮机是利用水流的动能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能的装置。

在过渡过程中，由于水流量和水头等工况参数的变化，会引起压力脉动和转轮受力突变。

其次，我们需要分析压力脉动和转轮受力突变的产生原因。

在水泵水轮机过渡过程中，由于水流量等工况参数的变化，导致进口流道和出口流道之间的压差发生变化，从而产生压力脉动。

同时，由于转子受力突变会导致转子振动，进而引起机组振动和噪声等问题。

接下来，我们需要探讨如何减少压力脉动和转轮受力突变。

一方面，可以通过改善水泵水轮机的设计和调整运行参数来减少压力脉动和转轮受力突变。

例如，在设计中采用流场优化技术、增加导叶数量等方式来改善水泵水轮机的流态特性；在运行中采用适当的调节措施来控制水流量等工况参数。

另一方面，可以通过安装振动和噪声监测系统等手段来实时监测水泵水轮机的运行状态，及时发现问题并采取措施加以解决。

综上所述，水泵水轮机过渡过程中的压力脉动和转轮受力突变是影响其运行稳定性的重要因素。

通过深入研究其机理，并采取相应的措施进行优化和监测，可以有效提高水泵水轮机的运行稳定性和安全性，为我国的水力发电事业做出贡献。

水力过渡过程计算嘿，朋友！咱们今天来聊聊水力过渡过程计算这回事儿。

你知道吗，水力过渡过程就像是一场水流的大冒险！想象一下，水在管道里、渠道中奔跑，突然遇到了一些状况，比如阀门关闭、水泵启动或者管道破裂。

这时候，水的流动状态可就发生了巨大的变化，就像一个调皮的孩子突然改变了玩耍的方式。

水力过渡过程计算，那可是相当重要的！比如说，在城市的供水系统中，如果不进行准确的计算，一旦出现紧急情况，比如突然停水或者水压骤变，那可就麻烦大啦！家里的水龙头可能不出水，洗澡洗到一半变成冷水澡，这得多难受啊！水力过渡过程计算其实就像是给水流规划路线。

我们要考虑水的速度、压力、流量这些因素，就像给一个旅行团安排行程，要考虑路程、时间和费用一样。

如果计算不准确，水流就可能“迷路”，造成各种问题。

比如说，在水电站中，水轮机的调节如果没有基于准确的水力过渡过程计算，那电力供应可能就会不稳定，一会儿亮堂堂，一会儿黑黢黢，这可咋整？再看看长距离的输水管道，如果不精心计算水力过渡过程，管道可能承受不住压力，出现破裂，那水就像脱缰的野马一样四处乱跑，这得造成多大的损失啊！那怎么进行水力过渡过程计算呢？这可不是拍拍脑袋就能搞定的。

得有专业的知识和工具。

就像厨师做菜要有好的食材和刀具一样。

我们要建立复杂的数学模型，把水流的各种特性都考虑进去。

这可不容易，就跟拼图一样，一块一块地拼凑，直到呈现出完整清晰的画面。

而且，还得根据实际情况不断调整参数，这就好比裁缝给人做衣服，得量体裁衣，不断修改，才能合身。

计算过程中，每一个数据都不能马虎，一个小差错可能就会导致整个结果大错特错，这难道不就像下棋走错一步满盘皆输吗？总之，水力过渡过程计算可不是一件轻松的事儿，但它又极其重要。

只有把这个计算做好了，我们的水利工程才能稳定运行，为我们的生活带来便利，不是吗？。

大波动过渡过程计算分析总结水电站输水系统和机组过渡过程的计算分析具有重要的意义，该计算分析对于机组参数GD2的选择、导叶关闭规律的确定、调压室参数的选择和管道线路的布置等方面都有重要的指导作用。

水电站过渡过程计算分析由大波动过渡过程计算分析和小波动过渡过程计算分析两部分组成。

以下对大波动过渡过程计算分析进行总结说明。

大波动过渡过程计算分析主要包含以下几个部分：①该类系统数学计算模型的建立和求解；②仿真计算程序的编制；③具体输水系统有关原始数据的准备（包含实际系统概化问题）；④各种大波动控制工况的计算分析；⑤《水力过渡过程计算分析报告》的撰写。

一．数学计算模型的建立水电站输水系统数学模型由输水道数学模型和边界数学模型两部分构成。

1．输水道数学模型目前，输水道数学模型是根据一元总流流体的运动方程和连续方程，建立有压管道水力瞬变的弹性水锤基本方程组，然后利用特征线法对方程组进行简化、求解（这里暂不讨论无压输水道）；由于在建立和求解模型的过程中，存在一些简化和假定条件，因此存在以下几个值得研究的问题：①现模型采用一元流假定，该假定在某些情况下不适用，应该改用“二元流”或“三元流”原理构造数模。

②该模型要求“同一段管道为单特性管”，因此须对非单特性管进行合理概化。

③该模型中管道阻力系数采用的是阀门关闭前稳态流动的值，实际应该采用动态的阻力系数。

④计算时间步长和波速调整的优化。

⑤含气水锤模型的建立。

2．边界数学模型不同边界具有不同的数学模型，目前基本边界的数学模型已较成熟，满足仿真计算精度要求。

3．数模的求解方法有压输水道数学模型采用特征线法求解；简单边界数学模型（如一元非线性代数方程）采用改进的不动点迭代法求解；复杂边界数学模型（如二元非线性代数方程组）采用牛顿-莱甫生法求解。

二．仿真计算程序的编制利用FORTRAN语言将已建立的数学模型和所选的求解方法编制成仿真计算程序。

同时，须注意以下几个问题：①水轮机特性曲线的变换（目前采用改进的Suter法）。

△V 一警s n ‘ 日二 . J tg 甲二 s ln 入 t g 日‘ 3 由式 ( E A _ . 1 还可得 tg 式中 t 2兀T 一计算点处转轮叶栅的节距旦些 tg Z 王又那一日二 p 几 r Ž万户 万A 一. ‘ g O P 几叮一计算点处叶片与回转轴垂直的平面内的安放角“ C 由△刀 E 得月C s AE in 乙C E A si n 一转轮旋转的角速度 , 衫C n 对于大多数离心泵出口处的呱等于叶 AC 刁五 ( 180 。

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但对于斜流可逆式和高比 , si n 。

速混流可逆式转轮进口和出口处的呱并不 , 等于叶片进出口边的安放角。

下面通过几何二中。

关系推导呱的普遍计算式图 5 中刀B 一通过 A 点叶片骨线的轴截面线切线 ( 水力设计中常选出口边在一个轴截面内 tQ8 一‘ r Jl = S in Si n Q 入t g 日二式 3 t ( 一一轴截面线与水平面 ( 严格地说与旋转轴垂直的平面的交角 , 、月 G 一轴截面内垂直于月刀的直线 A T 一轴截面内过月点与流面相切一二一轴截面线与流线的夹角日白直线勺 CD 这样 , —下式可以求得有限叶片数的修正通过。

叶片安装角一垂直月‘并平行刀B 的直线 , 量。

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240抽水蓄能电站过渡过程特性的研究(巴西) B．Petry 等摘要 本文对装有可逆式水泵水轮机的抽水蓄能电站的过渡过程进行了研究。

根据现有描述过渡过程的方程式，建立了数学模型并应用于实践中。

真机试验与数学模型模拟结果的比较证实了数学模型的准确性。

同样的数学模型也可导出一系列可变系统参数的曲线、这些曲线提供了过渡过程响应数据，在初步设计阶段，这些数据可快速准确地评估过渡过程。

通常，水力系统的流态要变化到与机组的理想运行条件相匹配的流量。

在常规水电站和抽水蓄能电站中，通常因操作阀门、水泵的开启或关闭以及电力需求的变化引起水力条件的变化。

操作越快，过渡过程越苛刻。

因此，水力装置的设计必须考虑到过渡过程可能达到的极限压力和流量值。

在抽水蓄能电站中，考虑到其操作余量和频率控制能力，确定水力系统的过渡过程特性比传统水电站显得重要得多，因为电力需求的变化可能很快，且电站运行方式明显改进。

机组的关闭(作水泵或水轮机运行)或从水泵工况切换到水轮机工况都将引起很大的压力脉动。

为了分析这一现象，根据特征法建立了数学模型。

在水泵工况或水轮机工况，或从水泵工况切换到水轮机工况，该模型均能模拟单级水泵水轮机的运行。

图1 抽水蓄能电站示意图UR 一上游水库 HT 一引水渠 ST 一调压井(任意模式) PN 一压力钢管 UJ—上游枢纽站 UB i —机组前叉管PT i 一水泵水轮机 LB i 一机组后叉管 LJ—下游枢纽站 TT—尾水渠LR—下游水库图l 简要给出了一个抽水蓄能电站，并给出了部件结构。

数值分析当利用特征法和积分法变换时，连续方程和动量方程将导出一组特征方程，可联立求解以选择管道‘P’。

02)()(=Δ+−+−A A A A Q Q DAt f H H a gA Q Q (1) 02)()(=Δ+−−−B B B B Q Q DA t f H H agAQ Q (2)式中Q —流量H —压头f —Darcy-Weisbach 水头损失系数 D —管道直径241A —管道横断面面积 g —重力加速度 α—波速△t—时间增量下角P 系指特征管道网x-t 平面上‘P ’断面的未知条件，下角A 、B 系指上述时间间隔内‘A ’断面<上游>和‘B ’断面<下游>的已知条件。

可逆式水泵水轮机水力设计及内部流场分析摘要:随着地区经济社会和新能源的发展,对电网调峰能力提出了更高的要求,电网调峰问题日益突出,需要建设一定规模的调峰电源。

根据电网需求及电站自身条件,拟定抽水蓄能电站的可逆式水泵水轮机水力设计及内部流场分析。

电站建设条件较好,有利于提高电网的调峰能力,提升电网供应保障能力。

关键词:抽水蓄能；可逆式水泵水轮机；水力设计；内部流场分析一、可逆式水泵水轮机的应用现状可逆式水泵水轮机水涡轮可以认为是目前使用最广泛的水涡轮类型。

这种类型的水轮机的适用水头范围为10米至100米，但在实际应用中水压主要为20米至700米。

因此，这种水涡轮适用于流量振幅大、水压大的电厂。

具有轻质、紧凑、紧凑的设计、高效、方便的操作和维护等优点，在目前开发的水压资源中，优秀的类型是具有更高的水压。

目前正在建设中，将建设的许多巨型单位都使用涡轮。

随着龙滩、拉西瓦、三峡等大型水电站的成功建设和许多千瓦级装置的成功调试，我国大型汽轮机技术越来越广泛，相关技术取得了很大进展。

近年来，得益于国外先进技术的引进和发展，高压涡轮技术取得了巨大成功。

分析近年来液压涡轮的使用情况，可以看出，该技术的进一步发展将走向更大范围的稳定运行、更大的功率和更高的水压。

二、可逆式水泵水轮机水力设计分析（一）装机规模选择某抽水蓄能电站上水库库周山体较雄厚，左岸山脊线高程一般为815m~920m，有一处低矮垭口，垭口高程约为815m。

右岸山脊线高程一般为780m~865m，有两处低矮垭口，垭口高程分别约为775m、800m。

主坝位于河道上，并在左、右岸低矮垭口处共建3座副坝，由1座主坝、3座副坝形成狭长型的上水库。

下水库在河道上筑坝形成狭长型水库，坝体呈东北~西南方向。

下水库库周山体雄厚，无低矮垭口，库盆封闭条件较好，左岸山脊线高程一般为350m~700m，右岸山脊线高程一般为350m~875m。

根据上、下水库的库容条件，结合机组水头变幅、水库消落深度、进/出水口布置要求等因素，如上水库正常蓄水位取820m，结合库内开挖，上水库蓄能量可达约988万kW•h。

华中科技大学硕士学位论文水力机械过渡过程计算研究姓名：杨剑锋申请学位级别：硕士专业：水利水电工程指导教师：刘昌玉2011-05-31摘要近几十年来，我国的水电事业取得了巨大的成就，总的水电装机容量已居世界首位。

随着我国水电事业的高速发展，一大批大型电站和特大型电站已经处于建设阶段或者设计阶段，在目前的发展形势下,水电站的过渡过程研究显得尤为重要。

过渡过程广泛存在于水电站发电过程之中，是水、机、电系统相互影响的非线性过程，涉及到引水发电系统的每一个环节。

本文通过建立引水发电系统中各个环节的数学模型，利用特征线法，龙格库塔法，拉格朗日插值法和迭代法等数学方法对数学模型及边界条件进行了求解分析，考虑了水轮机转速变化对流量的影响，充分考虑了水锤过程和调压室涌浪过程的相互影响。

本文在C++ Builder平台上开发了过渡过程程序，对某水电站进行了过渡过程仿真计算，为该电站选取了合适的导叶启闭规律，确定了调压室的安装高程，计算了引水管道内的压力分布，绘制出水轮机的转速、工作水头和输出转矩的变化曲线，得到了调压室水位波动、压力管道内的压力和流量波动的规律；论证了此水电站在该设计方案和控制策略下能安全，稳定，高效的运行,并对过渡过程计算中的可能误差进行了分析讨论。

基于计算机的过渡过程计算能准确反应过渡过程的实际过程，其计算快速准确，计算结果直观且便以分析，可以为水电站的优化设计和控制规律的合理选择提供数据依据。

关键词：水电站；过渡过程；水轮机；调压室AbstractIn recent decades, China's hydropower has made great achievements, with a total installed capacity of hydropower being ranked first in the world. With the rapid development of hydropower, a large number of large power stations are in the project construction or in the design stage. In the present situation, the research on transient process of hydropower station is very important.Transient process is widely shown in power generation process, it is a complex nonlinear system affected by the water system, mechanical system and electrical system. The process involves every element of the hydropower generation. The paper establishes the mathematical models of the water diversion and power generation system, then the paper makes solution analysis on the mathematical models with the methods of characteristic method, Runge-Kutta method and other methods. The paper fully considers of the affection of the flow speed of hydraulic turbine and the affection between water hammer and surge tank.The author develops the simulation program of the transition process of a hydropower station on C++ Builder platform, chooses the appropriate laws of the guide vane opening and closing, determines the elevation of the installation of surge tank, calculates the pressure distribution within the pipelines, draws the turbine speed, working head and the output torque curves, gets the laws of water level fluctuation of the surge tank, the pressure and flow inside the pressure pipes. The station runs safely, stably and efficiently in this design and control. The possible error in the calculation is analyzed and discussed.The calculation of the transient process based on the computer is fast and accurate reflecting the actual process of transition, and the result is intuitive and easy to be analysed, providing the data basis for optimal design and reasonable control.Keywords：Hydropower Station; Transient Process; Turbine; Surge Tank独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

武汉大学硕士学位论文不同比转速可逆式机组特性曲线变化规律及其对过渡过程影响的研究姓名：刘洁颖申请学位级别：硕士专业：水利水电工程指导教师：杨建东20050501内容摘要随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，电力系统的日负荷峰谷差越来越大，所以系统负荷的调峰填谷已成为十分重要的问题，抽水蓄能电站具有十分有效的调峰填谷功能。

当系统中有多余电能时，抽水蓄能电站利用此电能抽水；当系统负荷出现高峰时，抽水蓄能电站则发电。

与常规水电站相比较，抽水蓄能电站具有水头高、工况转换频繁及输水系统中存在双向水流等特点，其过渡过程较常规电站更为复杂。

由于在过渡过程分析计算中，需要频繁利用可逆式机组的全特性曲线推求机组的瞬时参数，所以本文就特性曲线及关闭规律问题进行了研究，其主要内容如下：第１章，指出本文研究的意义和目的，回顾前人对水力过渡过程、抽水蓄能电站及阀调节的研究成果，在此基础上提出本文的研究内容；第２章，针对收集到的六套特性曲线，从比转速的角度出发来研究可逆式机组特性曲线的变化规律：并对六套曲线的最高效率流量和力矩曲线进行分段拟合，得到各分段函数的具体形式，再通过举例说明最高效率曲线的拟合步骤；第３章，以溧阳抽水蓄能电站为实例，分析讨论不同比转速特性曲线对调保参数造成的影响及对于相同工况其轨迹线的变化；第４章，结合高（惠州）、中（蟠龙）、低（溧阳）三水头段抽水蓄能电站，在导叶直线关闭的基础上，研究导叶与球阀协联关闭规律的特点及对蜗壳动水压力、尾水管进口压力及转速上升造成的影响；第５章，总结全文，提出今后研究的重点和方向。

关键词ｔ抽水蓄能电站，可逆式机组，特性曲线，比转速，过渡过程，协联关闭，球阀ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｍｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｃｏｎｏｍｙａｎｄｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｌｉｖｉｎｇｓｔａｎｄａｒｄ．ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｄａｉｌｙｐｅａｋａｎｄｍｉｎｉｍｕｍｌｏａｄｓｉｎｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓａｒｅｂｉｇｇｅｒａｎｄｂｉｇｇｅｒ．ＩｔｉｓｕｒｇｅｎｔｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｏｕｒｃｅｔｈａｔＣａｎｕｎｄｅｒｔａｋｅｐｅａｋｒｅｇｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｒｏｕｇｈｆｉＨｉｎｇ．Ｐｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅｐｌａｎｔｉｓｔｈｅａｎｓｗｅｒｐｅｏｐｌｅｏｆｔｅｎｈａｖｅｃｈｏｓｅｎ．Ｉｔｕｓｅｓｅｘｃｅｓｓｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃａｐａｃｉｔｙｔｏｐｕｍｐｗａｔｅｒｉｎｔｏａｎｅｌｅｖａｔｅｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒａｔｔｉｍｅｓｏｆｌｏｗｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｄｅｍａｎｄａｎｄｒｅｌｅａｓｅｗａｔｅｒｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙａｔｔｉｍｅｏｆｈｉｇｈｐｅａｋｄｅｍａｎｄ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｏｒｄｉｎａｒｙｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｓ，ｉｔｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｗｉｔｈｈｉｇｈｈｅａｄ，ｆｒｅｑｕｅｎｔａｎｄｂｉ—ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｆｌｏｗ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｒａｎｓｉｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｉｓｍｕｃｈｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘ，ＡｓｔｈｅｃｏｍｐｌｅｔｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＣＵｌＮｅｓｏｆｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｐｕｍｐｔｕｒｂｉｎｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｎｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｉｓＰａＤｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｒｅｏｆｔｅｎｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｃｕｒｖｅａｎｄｔｈｅｗｉｃｋｅｔｃｌｏｓｕｒｅａｎｄｏｐｅｎｉｎｇｌａｗｉｎｐｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅｐｌａｎｔｓ．Ｃｈａｐｔｅｒ１ｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅａｎｄｔｈｅｎｅｃｅｓｓｉｔｙｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙａｎｄｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｒａｎｓｉｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｖａｌｖｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｉｎｐｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅｐｌａｎｔｓ．Ｃｈａｐｔｅｒ２ａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｓｉｘｃｏｌｌｅｃｔｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｎｒｅｓｏｆｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｐｕｍｐｅｄｔｕｒｂｉｎｅａｎｄｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｉｒｄｉｖｅｒｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅｐｏｉｎｔｏｆｖｉｅｗｏｆｓｐｅｃｉｆｉｃｓｐｅｅｄ．ＴｈｅｓｉｘｃｏｌｌｅｃｔｅｄｄｉｓｃｈａｒｇｅａｎｄｍｏｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｗｉｔｈｍａｘｉｍｕｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｈａｖｅｂｅｅｎｆｉｔｔｅｄｔｏｐｉｅｃｅｗｉｓｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓＣＨＩＶＥＳ．Ｔｈｉｓｃｕｒｖｅ－ｆｉｔｔｉｎｇｐｍｃｅｄｕｒｅｉｓｌｉｓｔｅｄ．ｔａｋｅｓＬｉｙａｎｇＰｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅｐｌａｎｔａｓａｌｌｅｘａｍｐｌｅａｎｄａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＣｈａｐｔｅｒ３ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｓｏｎｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｇｕａｒａｎｔｅｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｖａｒｉｅｔｙｏｆｉｔｓｔｒｏｃｈｏｉｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅＳａｍｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓ．Ｃｈａｐｔｅｒ４ｔａｋｅｓｔｈｒｅｅｐｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅｐｌａｎｔｓｗｉｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｅａｄｓ（ｈｉｇｈ．ｍｅｄｉｕｍａｎｄｌｏｗｌａｓｅｘａｍｐｌｅｓａｎｄｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｌｏｓｕｒｅｗｉ血ｗｉｃｋｅｔｇａｔｅａｎｄｂａｌｌｖａｌｖｅａｎｄｉｔｓｅｆｆｅｃｔｏｎｄｙｎａｍｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｓｐｉｒａｌｃａｓｅ，ｉｎｌｅｔｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｄｒａｆｔｔｕｂｅａｎｄｔｈｅｒｉｓｅｏｆｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄ．Ｃｈａｐｔｅｒ５ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎｄｐｏｉｎｔｏｕｔｗｈａｔｓｈｏｕｌｄｂｅｄｏｎｅｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰｕｍｐｅｄｓｔｏｒａｇｅｐｌａｎｔＲｅｖｅｒｓｉｂｌｅｔｕｒｂｉｎｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＣＵｌＮｅＳｐｅｃｉｆｉｃＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｌｏｓｕｒｅｂａｌｌｖａｌｖｅｓｐｅｅｄＨｙｄｒａｕｌｉｃｔｒａｎｓｉｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓⅡ郑重声明本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，本人愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果，特此郑重声明。

1引言可逆式水泵水轮机的全特性曲线存在着严重的倒“S”型曲线，在倒“S”型曲线区域机组的转速变化对机组的过流特性影响巨大，较小的转速变化就会导致巨大的流量变化和力矩变化[1]。

因而“S”型区域的存在直接影响可逆式水泵水轮机在水轮机工况启动、飞逸、反水泵工况等瞬态过渡的品质。

再者可逆式水泵水轮机全特性曲线在曲线两端存在严重的交叉、重叠现象，且右端存在多值情况。

可逆式水泵水轮机的过渡过程计算多且复杂，为了得到准确的计算结果必须保证读取的瞬态工况性能参数的准确性，而可逆式水泵水轮机的倒“S”型曲线和在其两端存在的严重交叉和重叠现象为瞬态工况参数的准确读取带来了巨大困难。

本文利用某水蓄能电站的可逆性水泵水轮机全特性曲线图，在Suter曲线的基础上，参考验证多种在Suter曲线基础上改良的全特性曲线处理方法，通过引入修正系数，变换参考公式来保证得到较好的插值效果和简练的计算公式，最终得到一种新的可逆式水泵水轮机全特性曲线处理方法。

2研究对象的基本参数某抽水蓄能电站水泵水轮机的有关参数为：最大毛水头／扬程610.2m；最小毛水头／扬程518m；水轮机工况设计水头526m；轴输出／入功率336Mw；额定转速500r／min(双向)；转轮进口直径4030mm；转轮出口直径2045mm；设计最大稳态飞逸转速680r／rnin。

电站正常发电运行工况范围内(对应水头为518m～610.2m，单位转速为42r/min~46r／min)的导叶各开度下的零流量单位转速线附近或以上区域，机组全特性曲线中存在明显的“S”形区域，即运型不稳定区域。

该抽水蓄能电站可逆式水泵水轮机的全特性曲线图如图1。

3可逆式水泵水轮机全特性曲线的几种处理方法3.1Suter变换水泵水轮机全特性曲线处理新方法程远楚王杰飞(武汉大学动力与机械学院武汉430072)[摘要]以某抽水蓄能水电站可逆式水泵水轮机全特性曲线为研究对象，研究验证Suter变换处理方法及其改进方法的优缺点，在原有全特性曲线图中从固定点作射线取值，将相对开度y引入自变量，增加常数项修正系数，进行数学变换，最终提出一种新的可逆式水泵水轮机全特性曲线处理方法。

基于空间曲面的水泵水轮机全特性及过渡过程的研究抽水蓄能电站是现代电网的必然产物,在电力系统中起着不可替代的作用,尤其在绿色能源大发展的背景下,更需要发挥抽水蓄能电站调峰填谷、调频调相、旋转备用等快速响应的作用,以提高电网供电质量和电网灵活性及可靠性。

抽水蓄能调节保证分析是抽水蓄能电站设计与运行中所面临的关键问题之一,但其目前仍然至少存在着如下七大问题：1)水泵水轮机全特性曲线平面表达方式存在的多值性和对应性问题可能导致插值和迭代计算无法进行；2)套用机组特性曲线与真机特性曲线反S特性的差别导致调节保证计算结果差异显著；3)复杂的机组边界条件因求解方法不当可能导致无解或错解；4)缺少合适方法计入过渡过程中巨大的压力脉动；5)抽水蓄能电站导叶关闭规律优化缺乏明确的理论依据；6)常规水电站调压室设计理论不适用于抽水蓄能电站；7)输水系统布置形式及尺寸对调节保证计算结果的影响尚不明确等。

本文在分析总结前人工作的基础上,对于问题一、问题三、问题四和问题五进行了深入的研究。

论文的主要内容包括以下几个方面：1.水泵水轮机全特性的空间曲面构建将全特性表征为空间坐标系On1’Q1’M1’下的参数曲面,以B样条曲线曲面造型技术为理论基础,建立全特性B样条空间曲面的数学模型,并编制了相应的计算程序；证明了空间曲面表达方式对平面表达方式中现存问题的解决；对五套分别适用于不同水头段的全特性曲线进行曲面重构,并通过改变沿开度线方向(u向)的网格数目和u向参数分布分析了重构曲面对原始数据点以及开度线的逼近精度。

2.基于空间曲面的水泵水轮机机组边界数学模型及求解方法的研究建立了基于全特性空间曲面方程水泵水轮机机组边界的数学模型；提出了转速误差函数Ω的概念以及以Ω=0作为根的判别条件的机组边界条件的求解方法；对Ω取沿等开度线的方向导数,并将全特性曲线分为若干区域,分区域讨论组成该方向导数各项的符号变化及绝对值的大小,进而探讨Ω的单调性及在搜索边界的符号,并以此作为方程组具有唯一解以及寻根方向的理论依据。

可逆水泵水轮机工作原理朋友，今天咱们来聊聊可逆水泵水轮机这个超有趣的东西。

你可以把可逆水泵水轮机想象成一个超级灵活的“水力小精灵”。

它呀，在不同的情况下能扮演两种截然不同的角色呢。

当它作为水轮机的时候，就像是一个超级吃货。

你看啊，水就像是美味的食物，从高处通过管道快速地冲向这个水轮机。

就像一群调皮的孩子从滑梯上猛冲下来一样，这些水带着巨大的能量，高速地冲击着水轮机的叶片。

水轮机的叶片呢，就像是一把把小勺子，被水这么一冲，就开始欢快地转动起来。

这个过程就像是水流在用力地推动着叶片这个小勺子，让它不停地旋转。

而且啊，水从高处到低处，它的势能转化成了水轮机转动的机械能。

这种机械能可不得了，可以用来带动发电机发电呢。

就像水轮机在对发电机说：“兄弟，我转起来啦，你也开始工作吧。

”然后发电机就把这个机械能转化成了电能，送到我们的家里，让我们可以开灯、看电视、吹空调啦。

那它要是作为水泵的时候呢，就完全反过来啦。

这时候它就像一个大力士，要把水从低处往高处送。

你想啊，水本来在低处懒洋洋地待着，可逆水泵水轮机这个大力士就开始发力啦。

它的叶片就像是一双双大手，把水一点点地抓住，然后用力往上推。

这个过程可不容易呢，因为水是很沉的，就像要把一群调皮的小胖子从楼下搬到楼上一样。

但是这个可逆水泵水轮机很厉害，它通过电机给它的能量，让叶片快速地转动。

叶片转动的时候就产生了吸力和压力，把水从低处的水源那里吸过来，然后再用力地把水推到高处的水库或者管道里。

这就像是在做一场艰难但又很神奇的搬运工作。

这个可逆水泵水轮机的叶片设计也很有讲究哦。

它们的形状就像是精心设计的小翅膀。

当作为水轮机的时候，这个形状能让水流很顺畅地冲击叶片，把能量最大化地转化成转动的力量。

当作为水泵的时候呢，这个形状又能很好地抓住水，并且把水高效地往上送。

就像一双鞋子，跑步的时候很舒服，爬山的时候也很得力。

而且啊，在整个过程中，可逆水泵水轮机和周围的设备配合得可好了。

水力机组过渡过程计算书籍
关于水力机组过渡过程计算的书籍有《水力机组过渡过程计算》和《水力机组过渡过程》。

《水力机组过渡过程计算》是1991年7月水利电力出版社出版的图书，作者是魏先导。

《水力机组过渡过程》是2008年北京大学出版社出版的图书，作者是郑源，张健。

这本书可作为水利水电、能源动力类等专业本科高年级学生和研究生的教材，也可作为相关专业师生和工程技术人员参考书。

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