改善水力机组过渡过程动态特性的优化措施
- 格式:pdf
- 大小:157.64 KB
- 文档页数:5
水利发电站机组运行优化方案一、引言水利发电站是重要的能源供应设施,其机组的运行优化对于提高发电效率、节约能源、降低环境污染具有重要意义。
本文将就水利发电站机组运行的优化方案进行探讨,以期为提高发电站的运行效率和经济效益提供指导。
二、机组性能分析在制定机组运行优化方案之前,首先要对机组的性能进行全面分析。
这包括对机组的工作原理和技术指标进行研究,以及对机组在实际运行中存在的问题进行调查和分析。
针对性能分析的结果,可以采取以下优化方案:1. 提高机组效率通过提高机组效率,可在相同的水资源条件下提供更多的发电量。
优化机组的内部组成和运行参数,减少能量损失,提高能量转化效率是实现这一目标的关键步骤。
2. 降低排放水利发电站机组在运行过程中产生的废气和废液排放是环境保护的重要问题。
采用先进的污染治理技术,减少废气废液排放量,保护周边环境,是水利发电站运行优化的重要方面。
3. 提高备用能力水利发电站机组的备用能力是保证电力供应的重要指标。
采取有效的措施,提高机组的备用能力,有利于应对突发情况和电力需求波动,确保电力供应的稳定性和可靠性。
4. 减少故障率机组故障是影响机组运行的重要原因,也是造成发电效率下降和经济损失的主要因素。
通过加强设备维护和检修,及时处理机组故障,可以提高机组的可靠性和稳定性,提高机组的运行效率。
5. 优化调度水利发电站的机组调度对于优化机组运行效率具有重要影响。
合理制定调度策略,根据水资源的变化和电力市场需求进行合理调整和安排,有助于提高机组的运行效率和经济效益。
三、优化方案实施在了解机组性能和分析问题的基础上,制定机组运行的优化方案,并予以实施。
1. 更新设备和技术对老旧设备进行更新换代,采用先进的发电技术和控制系统,提高设备的性能和效率,以适应发电需求的变化。
2. 建立维护体系建立健全的机组维护体系,包括设备检修计划、技术培训、故障处理等,确保机组设备的正常运行和及时维修。
3. 加强环境保护措施采用先进的污染治理技术,减少废气废液的排放,保护周边环境,以达到可持续发展的要求。
大型水力发电厂系统的运行维护与优化水力发电是目前最为普及和广泛应用的清洁能源之一,大型水力发电厂系统的运行维护与优化显得至关重要。
只有在良好的运行状态下,水力发电厂才能够保证稳定且高效的发电。
本文将结合现实案例和理论知识,探讨大型水力发电厂系统的运行维护与优化问题。
一、大型水力发电厂的系统架构一般而言,大型水力发电厂的系统架构包括水库、厂房、发电机、变电站和输电系统等部分。
水库具有储水、减震、控制洪水等作用。
水库库容和水位的管理,直接关系到系统的发电效率和安全性。
厂房往往包括导流系统、压力管道、压力隧洞、轮机房等多个部分,其中导流系统用于调节水流量和水头高度;压力管道、压力隧洞等用于运输来自水库的水流到轮机房,驱动发电机发电。
发电机主要反转转动力为水力转动,将水力转化为电能,输送到变电站,接通电网并将电能输出。
变电站则主要起到升压、分配和清洁等作用。
输电系统的主要作用则是将发电产生的交流电输送到需要电力的地方。
二、运行维护中的常见问题2.1 水库与水位管理方案水库中的水位管理需要采用一系列的稳定、可建模的措施以保证发电效率和安全性。
常见的水位管理方案包括:一般拉水方案、分期提升水位方案、定时幅升幅降方案等。
需要依据水库的大小,区域面积以及水资源的储存等因素制定合理的水位管理方案。
2.2 压力管道的维护压力管道属于水力系统中的核心部分,在水压和水流的作用下会产生一定的压力变形和应力变形。
为了保证压力管道的安全性,需要定期进行巡检、维护和检修。
严重情况下,则需要进行整改或者加强修复。
2.3 发电机运行调试为了保证发电机的长久使用,需要定期对发电机进行运行调试,包括转速调节、电压调节、阻抗检测、故障判断以及灵敏度调节等。
对于大型水力发电厂,建议定期对发电机进行半开片式整修,清理发电机内部的积尘等沉积物,更换易损部件等。
2.4 输电系统的保养输电系统的保养是指对变电站、变压器、接地电阻、断路器和各种线缆设备等进行检修和维护,以保证系统的稳定和运行安全。
灯泡贯流式水轮发电机组的优化对策分析灯泡贯流式水轮发电机组是一种利用水力能量发电的装置,通过水流转动水轮发电,是一种可再生能源发电方式。
目前在灯泡贯流式水轮发电机组的运行过程中存在一些问题,比如效率低、运行成本较高、维护难度大等。
需要对灯泡贯流式水轮发电机组进行优化,以提高发电效率、降低运行成本,并且减少维护难度。
本文将从技术优化、运行管理和维护保养三个方面进行对策分析。
一、技术优化:1. 设备更新升级:对于老旧的水轮发电机组进行设备更新升级,包括更换耗损严重的部件和采用新型的材料和技术,以提高发电效率和降低维护成本。
2. 流道优化设计:对水轮发电机组的流道进行优化设计,通过模拟分析和试验验证,调整流道结构,减小水流阻力,提高水轮转速,增加发电效率。
3. 水轮形状优化:通过优化水轮的叶片形状和角度,改善水轮的叶片流体动力学性能,以提高水轮的转动效率和发电效率。
二、运行管理:1. 增加水位监测系统:安装水位监测系统,实时监测水位情况,保证水轮发电机组在合适的水位范围内运行,避免出现水轮无法转动或水位过高造成设备损坏的情况。
2. 定期维护检查:建立定期维护和检查制度,定期对水轮发电机组进行维护和检查,及时发现和解决问题,确保设备的正常运行。
3. 运行数据分析:建立运行数据分析系统,对发电机组的运行数据进行统计和分析,发现问题并加以解决,提高设备的运行效率和可靠性。
三、维护保养:1. 定期清洗保养:定期对水轮和流道进行清洗保养,保持水轮表面的清洁,减小水流阻力,提高发电效率。
2. 防腐防锈处理:对水轮发电机组的金属部件进行防腐防锈处理,延长设备的使用寿命,减少维修成本。
3. 建立备件库存:建立备件库存,备有常用易损件和关键部件,以便及时更换,减少因零部件缺失而导致的停机损失。
通过以上对策分析,可以有效提高灯泡贯流式水轮发电机组的发电效率,降低运行成本,并且减少维护难度,从而更好地发挥水力资源的利用效率,促进可再生能源的发展。
水利发电站机组运行优化水利发电站是一种重要的能源发电设备,其机组的运行优化对于提高发电效率、降低运维成本具有重要意义。
针对水利发电站机组的运行优化问题,本文将从发电机、水轮机以及调度控制系统三个方面进行探讨。
一、发电机运行优化发电机是水利发电站的核心设备之一,其运行状态直接影响到发电站的发电效率。
因此,对发电机的运行进行优化是提高水利发电站整体效益的重要手段之一。
首先,需要对发电机的转速、功率以及发电机组的电压进行精确控制。
通过合理调整转速和功率,可以保证发电机的运行效率最大化,同时也能降低机组的排放量。
此外,针对电压波动这一问题,可以通过调整励磁电流、电压稳定器参数等手段进行优化,保持电压的稳定性。
其次,增加发电机的维护保养力度也是提高机组运行效率的关键。
定期对发电机进行巡检、保养和维修,及时发现并解决问题,可以降低机组的故障率,保证其长期稳定运行。
二、水轮机运行优化水轮机是水利发电站的核心发电设备,对于机组运行的稳定性和效率起着至关重要的作用。
因此,在水轮机的运行过程中,进行合理的优化调整是非常必要的。
首先,需要关注水轮机的叶片调节系统。
通过对水轮机叶片角度的调整,可以适应不同的水头、水流量变化,保证水轮机在不同工况下的高效运行。
此外,还可以对叶片系统进行优化设计,提高叶片的使用寿命和效率。
其次,要关注水轮机的出力调整。
通过合理控制水轮机的出力,可以保证机组在不同负荷下的运行效率。
在实际操作中,可以根据电网负荷需求和水轮机运行特性,优化控制水轮机的出力,提高发电效率。
三、调度控制系统优化水利发电站的调度控制系统是保障机组正常运行的关键。
优化调度控制系统可以提高机组的整体效率和安全性。
首先,需要优化调度策略。
根据电网负荷的波动情况,合理制定调度策略,使机组的出力能够适应电网负荷需求的变化。
同时,还要考虑到水库的调度,以最大程度地利用水资源,提高发电效率。
其次,要关注调度控制系统的自动化程度。
通过引入先进的自动化技术,可以提高机组的运行稳定性和控制精度,减少人为干预,提高发电效率。
如何做好水电机组运行优化分析【摘要】为提高水能利用效率和机组运行的安全稳定性,对水电机组运行进行优化就显得非常重要。
水电机组运行的优化是一个高维数、非线性、多约束的问题,尤其是当水电机组数较多且机组动力特性不同时,优化就显得更加困难。
本文就如何做好水电机组的运行优化做出探讨,提出有效措施。
【关键词】水电机组;运行优化;措施水电机组运行优化是指在确保电站安全运行和稳定供电的前提下,通过对水电机组运行方式和运行状态的优化,来提高水电能源的利用效率和水电机组的稳定运行水平。
在水电机组运行中,由于过于侧重电网的安全性,常常会出现忽略水电机组运行的经济性和稳定性问题,使水电机组在电力低谷时段处于低负荷旋转备用状态,造成机组振动、水导轴承磨损严重、水轮机转轮严重汽蚀等问题。
本文就如何有效避免此类问题,优化水电机组的运行效率进行分析探讨。
一、影响水电机组运行优化的因素(一)水资源条件水资源是水电机组运行的动力,但水资源不是一成不变的,水资源会受到气候、环境、人为破坏等因素干扰,出现水位的增长或者下降、含沙量增加等问题。
当水资源状态发生变化时,原有的水电机组运行方式已经不适合变化后水力情况,而调整不及或者调整不当会严重影响水电机组的运行效率。
因此,水资源是影响水电机组运行优化的一个重要因素[1]。
(二)水库调度水电厂水库除了蓄水发电之外,还具有防洪、灌溉、航运、供水等功能。
在实现水库这些功能的过程中,由于水电机组运行无法利用这部分功能用水等原因,会造成部分水资源未能利用在水电机组运行发电方面,降低水资源利用和水电机组运行效率。
对水电厂水库调度进行科学合理的规划,是实现水库功能与水电机组运行优化共赢的有效措施。
(三)电网调整和事故水电机组供应的电网受用电负荷变化影响进行调峰、调频等调整或者发生电力事故时,都会对水电机组的运行造成影响。
比如电力低谷,水电机组处于低负荷旋转备用状态,或严重电力事故需要水电机组停运等。
水力发电站项目创新改进方案,实现合格投产的主要措施本文档旨在提出一系列创新改进方案,以确保水力发电站项目能够合格投产。
以下是主要措施:1.技术创新:水力发电站应采用先进的技术设备,以提高发电效率和可靠性。
例如,可以引入新型的水轮发电机组,利用先进的涡轮技术,以提高能量转化效率。
此外,还可以应用智能监控系统,实时监测设备运行状态,并进行故障预测和维护提醒,以确保设备的正常运行。
2.环境保护:在设计和建设水力发电站时,应充分考虑环境保护因素。
可以采用环保型建筑材料,减少对自然环境的破坏。
同时,建议在水力发电站周边建设生态公园或植被带,以增加生态环境的多样性。
3.建设管理:为了提高建设效率和质量,建议采用先进的建设管理方法。
可以引入信息化管理系统,实现对施工进度、质量和安全的远程监控和管理。
此外,还可以实行全面预算管理,控制项目成本,并确保项目按时完成。
4.安全管理:水力发电站是一项涉及高风险的工程,因此安全管理至关重要。
应建立完善的安全管理体系,包括安全培训、安全规章制度和事故应急预案等。
定期组织安全演练和检查,及时发现和解决潜在安全隐患,确保工人和设备的安全。
5.经济效益:为了实现合格投产,需要充分考虑水力发电站的经济效益。
可以进行全面的经济评估,包括项目投资、发电成本和预期收益等。
通过合理的投资和经营管理,最大限度地提高发电效益,确保项目的可持续发展。
总之,通过技术创新、环境保护、建设管理、安全管理和经济效益的综合考虑和实施,水力发电站项目可以实现合格投产。
我们将致力于在项目实施过程中采取这些措施,并确保项目的成功启动和运营。
水力发电站的效率提升与运行优化研究近年来,水力发电站作为清洁能源的重要组成部分,受到越来越多的关注和重视。
然而,随着我国经济的快速发展和能源需求的增加,如何提高水力发电站的效率并进行运行优化,已经成为当前亟待解决的问题。
本文旨在深入研究水力发电站的效率提升和运行优化,探讨相关问题的原因和解决方法。
一、水力发电站的基本原理及工作流程水力发电站是利用水能转换成机械能和电能的设施,其基本原理是通过水流压力驱动涡轮转动,转动涡轮带动发电机产生电能。
水力发电站的工作流程主要包括水库调峰、引水、涵洞输水、进水口、压力隧洞、水轮机、发电机、导流系统、尾水及泄洪等环节。
在这一过程中,如何提高各环节的效率,将直接影响到水力发电站的整体发电效率。
二、影响水力发电站效率的因素分析1. 水资源条件:水力发电站的效率和发电量受水资源的影响很大。
在选择水力发电站的位置和设计方案时,需要充分考虑水资源的稳定性和充足性。
2. 设备性能:水轮机和发电机的性能直接影响发电站的效率。
采用先进的水轮机和发电机设备,可以提高水力发电站的发电效率。
3. 运行操作:水力发电站的运行管理和操作人员的技术水平也是影响效率的重要因素。
科学合理的运行操作管理,可以提高发电站的运行效率。
4. 环境因素:水力发电站周围的环境因素如天气、水质等也会对发电效率产生影响。
有效控制环境因素,可以提高水力发电站的效率。
三、提升水力发电站效率的关键技术和方法1. 提高水轮机和发电机的性能:通过优化水轮机和发电机的设计和结构,提高其性能参数,可以有效提升水力发电站的效率。
2. 优化水库调度和水流控制:合理调度水库水位,控制水流,调节水轮机的运行状态,可以实现水力发电站的最佳运行。
3. 运行管理和维护:加强水力发电站的运行管理,提高操作人员的技术水平,定期对设备进行维护和检修,可以延长设备的使用寿命,提高发电效率。
4. 应用先进技术:如利用智能监控系统、数字化水轮机控制系统等先进技术,可以实现水力发电站的在线监测和智能优化控制,提高发电效率。
水力发电机理分析与优化随着人们对清洁能源的需求不断增加,水力发电越来越受到关注。
水力发电是通过将水流转化为电能的方法,具有可再生、清洁、环保等优点。
本文将对水力发电的机理进行分析,并探讨优化水力发电的方法。
一、水力发电机理分析水力发电的基本原理是将流动的水转化为旋转的水轮,驱动发电机发电。
水力发电的机理可以分为以下几个方面:1. 水能转化为机械能流动的水具有一定的动能和重力势能,它们可以通过水轮机转化为机械能。
水轮机通常采用的是垂直轴式直叶片式水轮机或双曲面叶轮水轮机等。
当水流进入水轮的叶片,水流的动能会传递到水轮,并引起水轮旋转。
水轮旋转的力量被传递到发电机上,产生电能。
2. 发电机将机械能转化为电能水轮机驱动发电机旋转,发电机内部的转子将机械能转化为电能。
在电机中,电枢是由棒状导体构成的,它在磁场中旋转。
当电机转动时,电流会从电枢中流过导线,并通过电刷流向外部。
在电极和电极之间产生电势差,从而产生电压。
3. 电能传输和储存产生的电能需要传输到用户端进行使用。
电能传输通常通过输电线路实现,输电线路会带来一定的电能损耗。
为了减少输电线路的损耗,可以将发电厂建立在用户附近,或利用新能源技术将电能储存在电池或其他储能设备中。
二、水力发电的优化方法水力发电是一项重要的清洁能源,但是它也存在一些局限性。
例如,水力发电的效率受到水流量、水位和水质等因素的影响。
为了优化水力发电的效率,可以采取以下措施:1. 优化水轮机的设计水轮机是水力发电中最重要的部件之一。
为了让水轮机的效率更高,可以优化其叶片的形状、角度和数量等参数。
此外,可以采用多级水轮机和可调速水轮机等技术来提高水力发电效率。
2. 针对不同的水流条件采取不同的措施水流量、水位和水质等因素对水力发电效率有很大影响。
为了提高水力发电的效率,可以采取不同的措施。
例如,在水流量不足的情况下,可以建造水库和引水渠道来增加水流量。
在水位极低或水质较差的情况下,可以采用提升机和水泵站等技术。
水力发电厂中水轮机性能优化一、引言水力发电作为一种可以在全球范围内广泛利用的清洁能源,已逐渐成为人们关注的话题。
水力发电厂中的水轮机作为源动力装置,其性能直接影响水电的发电效益。
因此,如何优化水力发电厂中的水轮机性能,提高水电发电效益,成为水力发电行业中的研究重点。
二、水力发电厂中水轮机性能评估方法水轮机的性能评估是首先需要考虑的问题。
目前,常用的水轮机性能评估方法主要有实验法和计算机仿真法两种。
实验法是通过搭建实验台架,对水轮机进行实际测试,获得水轮机的各项性能指标,如效率、输出功率等。
这种方法具有直观、准确的优点,但成本较高,对实验条件的要求也比较高。
计算机仿真法则通过数值计算的方法对水轮机进行模拟建模,从而获得水轮机的各项性能指标。
这种方法成本较低,且操作简便,但其准确性较实验法稍低。
无论是采用实验法还是计算机仿真法,水轮机性能评估的基本原理都是基于能量水力学原理。
三、多参数综合优化设计水轮机是一种由多个部件组成的复杂机械结构,其性能不仅受到单一部件的影响,还受到多种参数的综合影响。
因此,针对水轮机的设计优化需要考虑多个参数,通过最优化设计方法,综合考虑各个参数,获得最佳的水轮机设计方案。
针对不同的水轮机类型,多参数综合优化设计的内容也不同。
例如,对于斜流水轮机,可以考虑叶片数目、叶片倾角、进口截面形状等参数;对于混流水轮机,则可以考虑导叶形状、叶片倾角等参数。
四、水轮机反洪设计水力发电厂中的水轮机不仅需要考虑正常运行时的性能问题,还需要考虑到洪水等突发事件带来的影响。
因此,在设计水力发电厂时,需要对水轮机进行反洪设计,以提高水轮机的抗洪能力。
反洪设计的具体内容包括引入冲击液压传递、增设闸门、加厚水轮机进口等。
这些措施可以有效提高水轮机的抗洪能力,保障水力发电厂的安全运行。
五、水轮机运行状况监测与故障诊断在水力发电厂的日常运行过程中,对水轮机的运行状况进行监测和故障诊断显得十分重要。
目前,常用的水轮机监测方法主要有振动监测、温度监测、压力监测等。
水力系统的优化设计及其控制方法研究水力系统是一种用于生产、传输、分配和利用水资源的机械系统。
水力系统广泛应用于水利工程和能源领域,具有许多优点,例如:环保、节能、经济。
但是,水力系统也存在一些问题,例如:能量损失、水力紊流、涡流损失等。
为了解决这些问题,必须进行水力系统的优化设计和控制方法研究。
本文将从以下几个方面进行探讨。
一、水力系统的优化设计(一)压力管道优化设计水力系统中,压力管道是其核心部件之一。
在设计过程中,应尽可能减少管道的摩阻损失和水头损失,以提高水力平衡效率和运行效果。
常用的优化设计方法有:1.减小管道截面积管道截面积越小,则其周长和湿周长也会减小,摩阻损失减小,从而可以提高水力平衡效率。
但是,管道截面积不能过小,否则会影响水力系统的流量和压力。
2.优化管道形状通过对管道的形状进行优化设计,可以减小水头损失和短管损失等。
例如,采用曲管或者采用扩管收缩管等结构,可以提高水力平衡效率和流量。
(二)水轮机优化设计水轮机是水力系统中的关键设备,其转速、效率和输出功率直接影响水力系统的性能。
常见的水轮机优化设计方法有:1.改变水轮机叶片角度通过改变水轮机叶片角度,可以调节水轮机的运行状态,提高转速和效率。
但是,叶片角度的过小或者过大都会影响水轮机的性能。
2.优化叶轮结构通过对叶轮结构进行优化设计,可以减小叶轮中的流阻力,提高水轮机的效率和输出功率。
常见的叶轮优化方法有:叶轮平均直径增大、叶轮速度不变、叶片倾角增大等。
二、水力系统的控制方法研究(一)水轮机调速控制方法水轮机调速控制是水力系统中的关键技术之一。
其中,常用的调速控制方法有:1.机械调速控制通过调节水轮机叶轮的流量,来控制水轮机的转速和输出功率。
机械调速控制方式简单、可靠性高,但是响应速度较慢。
2.液压调速控制通过控制液压传动系统的压力和流量,来调节水轮机的转速和输出功率。
液压调速控制方式响应速度较快,但是成本较高。
(二)水电站集中控制方法水电站集中控制是指通过电子控制系统,集中控制和管理水力系统的各种设备,来实现全面自动化控制。
改善水力机组过渡过程动态特性的优化措施内容摘要:简要介绍了水电站运行过程中出现的几种大波动过渡过程,以及过渡过程中出现的机组转速升高和水击压力升高的问题,并对优化过渡过程的措施进行了简单的介绍。
研究水力机组过渡过程特性,找出合理的调节控制方法,对于水电站的稳定、可靠和高效运行有着极其重要的意义。
1.大波动过渡过程概述水电站在日常运行过程中,由于工作条件经常变化使水轮机经常处于不同工况点之间的过渡过程中。
常规电站的典型过渡过程有:机组起动过渡过程;增减负荷过渡过程;甩负荷过渡过程;飞逸过渡过程;停机过渡过程;发电转调相过渡过程;其它事故过渡过程。
水电站的各种过渡过程尤其是大波动过渡过程,虽然历时比较短,但伴随着工况参数大幅度的急剧变化,由水流惯性与机器运动惯性引起很大的动态附加荷载和一系列复杂的物理现象,对水电站的运行安全及运行质量有着极其重要的影响。
因此,研究水力机组各种过渡过程的特性,找出合理的调节控制方法,对水电站的稳定、可靠和高效运行有着极其重要的意义。
在水电站大波动过渡过程中常见的问题是引水系统水击压力的增大和机组转速的上升问题。
因此调节保证计算的主要任务是根据水电站输水系统和水轮发电机组的特性,合理选择阀门或者导叶的调节时间和调节规律,进行水锤和机组转速变化计算,使两者均在允许的范围之内,并尽可能降低水锤压强。
机组的转速上升和最大水击压力都与导叶关闭速度有关。
导叶关闭越快,水压上升越大;导叶关闭越慢,转速上升越快。
因此,必须进行调节保证计算,寻找合理的关闭时间和关闭规律,使最大水击压力升高和转速上升值均在允许范围内。
但实际上,限制水击压力升高和限制机组转速升高的要求往往是相互制约的,矛盾的焦点是需要一个合适的导叶关闭时间T S,使转速上升和压力上升都符合设计规程的要求。
但是水电站无法找到合适的T S值时,就必须采取一系列调保措施来保证转速上升和压力上升都符合规程的要求,达到优化过渡过程的目的。
2.水电站常用的优化过渡过程的措施水电站目前常用的优化过渡过程的措施有:(一)设置调压室调压室的作用为:部分或者全部地阻断水锤波的传播;减小机组两侧压力管道中的水锤值;在一定意义上可以改善小扰动的稳定性。
,从而减小水对于压力引水道较长的水电站可以采用设置调压室的方法,减小LV流惯性时间常数T W值,对改善大、小扰动的调节性能都有明显的效果。
在具有较长的压力引水系统的水电站负荷发生变化时,会发生值很大的直接水锤,如果在引水道末端设置了调压室,则可以将高压管道中的水锤波反射回去。
在长尾水道内丢弃负荷时也会产生水锤,引起水道内压力下降,这时候如果设置调压室可以避免水锤压力的影响,降低了管道中水锤值。
水锤压力的减小可以有效改善机组的运行条件,有利于水轮机调节系统的稳定性。
(二)设置减压阀减压阀通常设置在蜗壳进口附近的压力管道上或者直接与蜗壳相连。
其作用是机组甩负荷时,通过液压系统控制,随着导叶的关闭而开启,使一部分水流由此排出,减小压力管道中流速的变化梯度,以达到减小水锤压力的目的。
减压阀是长压力引水道电站的一个重要的安全设备,工作必须十分可靠,对调节稳定性要求较高,但是减压阀动作必须弃水,一定意义上不利于电站的经济运行。
通常用于受到地质地形条件限制不能设置调压室的中小型水电站。
(三)增加管径和增加壁厚,有利于减小水锤压力。
增加壁厚可以提高加大管径可以较小流速,从而减小LV管道内承受内水压力的能力,允许较大水锤上升值,可以缩短关机时间,进而减小转速的上升,但是会增加水电站的投资。
(四)增加机组转动惯量( )水轮发电机组转动惯量是水电站设计中重要的机组参数之一。
增加机组转动惯量有利于降低调保参数和缩短调节时间。
水电站在运行期间会出现甩全负荷的工况,机组转速上升,转速上升的快慢及最后达到的最大转速取决于机组的转动惯量及水轮机导叶关闭时间。
增加转动惯量可以降低机组转速上升率,通过调整导叶关闭规律,可以降低蜗壳末端的水锤压力。
机组的转动惯量还可以影响到系统负荷发生变化时发电的稳定性,转动惯量越大,电力系统发生扰动时,机组越能平稳的运行。
因此,机组转动惯量的增加对改善小扰动稳定性和调节品质是有好处的。
(五)优化导叶关闭规律优化导叶关闭规律是解决水电站机组调节保证计算的一个重要手段,同时也是解决水力过渡过程的问题的首选手段,因为它不需要增添其他设备或者增加工程量,增大工程投资。
在优化波动过渡过程的措施中,上述措施只能在水电站建设阶段进行,而且建设投资较大。
因此,对于已经建成的电站,用改变导叶关闭规律来控制水力过渡过程中的压力上升和转速上升以及机组运行稳定性的措施是最经济可行的。
导叶关闭规律的不同将直接影响调保计算的结果,同时也会影响水轮发电机组运行稳定性和安全性。
所以如何确定一个最优的导叶关闭规律是现代水力机组大波动过渡过程研究中的重要目标之一。
水电站优化导叶关闭规律的几种关闭方式为:(1)折线分段关闭规律目前水电站普遍采用固定的两段或者三段折线关闭的导叶关闭规律。
两段折线关闭规律是将导叶全开到全关的过程分为两个时间段,在每一时间段采用不同的斜率。
在甩负荷开始阶段导叶关闭速度快,这样做有利于机组转速升高值降低,当压力上升值达到规定的数值时,开始缓慢地关闭,使后面发生的压力上升值不会太高。
在两段折线关闭规律中,甩负荷过渡过程中最大压力升高值发生在折点处,因此只要适当的选择折点位置和导叶第一、二段的关闭速度,就可以达到降低转速上升和压力升高的目的。
对于两段关闭在导叶关闭到小开度时在尾水管的进口处,可能产生较大的真空值,使机组产生较大的噪音和振动。
因此,在两段关闭的基础上适当的延长接力器缓冲时间,成为三段折线关闭规律。
三段折线关闭规律建立在两段折线关闭规律之上,不仅可以使压力升高和转速升高满足调保要求,还可以使尾水管进口处的最小压力满足要求又可以减轻与尾水管调压室波动叠加的影响。
(2)适时关闭规律对于导叶的两段或者三段关闭规律,虽然在一定程度上能够起到控制过渡过程中的压力升高和转速升高的作用,但是在导叶从全开到全关的调节时间T S内,在每一个时间段内,水轮机的工作水头,过水系统的压力、流量、机组的转速等已经发生了较大变化,仅仅分到两到三个时间段,采用一个固定形式的导叶关闭规律势必显得不够灵活经济,在这个时间段内的导叶关闭方式,对每一个时刻都未必是最优的。
因此,两段或者三段的关闭规律,对于控制过渡过程中的压力上升和转速上升来说,并不是最优的关闭规律,随着机组容量和水轮机水头范围的增大,这些关闭方式有时不能有效的控制机组在过渡过程中的稳定性。
如果将导叶关闭方式作为一个随机量,实时地根据过水系统和机组在过渡过程中的各项参数确定相应的关闭方式,即适时导叶关闭规律,这将得到真正意义上的最优导叶关闭规律,用来控制水力过渡过程中的水压力上升值和转速上升值。
比如说,可以把导叶关闭时间T S细分成若干个时间段∆t,在每一个时间段内,根据这一个时间段内过水系统及机组的主要参数,实时地确定一个最优的导叶关闭规律,诸如直线关闭、两段或者三段关闭。
当时间段∆t→0时,在这一时间段内水轮机及过水系统的主要参数变化很小,因此可以通过导叶开度的变化来控制其压力的上升和转速的上升达到最小。
这样在每一个小时间段内都有各自的关闭规律,对于导叶从全开到全关的整个过程,导叶关闭也有多个关闭规律而非某一固定的关闭方式,这种适时关闭方式是导叶最优关闭方式。
(3)抽水蓄能电站的延时直线关闭规律对于抽水蓄能电站的可逆机组,因为机组比转速低,转轮直径和叶高比大,甩负荷后转速上升产生较大的离心力,影响流量的进入,又遏制了转速的上升,根据可逆机组的这一特点,在抽水蓄能电站调节保证计算中采用一种特殊的导叶关闭规律:在水轮机工况甩负荷后,导叶并不立即开始动作,而是在一段时间之内保持甩负荷前的导叶开度不变,然后以某一给定的斜率K直线关闭。
这种关闭方式即延时直线关闭规律,这种关闭规律对传统的关闭规律存在的缺陷有所改善,最大水击上升值和最大转速上升率都有所下降,取得了较好的优化效果。
同时,传统的分段折线关闭规律需要对折点时间、折点开度、总关闭时间进行三维寻优;但延时关闭规律只需对延时时间、直线关闭速度进行二维寻优,更易于优化。
(4)抽水蓄能电站的延时分段关闭规律对于抽水蓄能电站的可逆机组,除了上述的延时直线关闭规律,还可以有一种类似于它的关闭规律,即延时分段关闭规律:在水轮机工况甩负荷后,导叶并不立即开始动作,而是在一段时间之内保持甩负荷前的导叶开度不变,导叶开始动作之后,按照先快后慢或者先慢后快的方式以不同的关闭速度分段关闭。
这种关闭方式用于抽水蓄能可逆机组理论上一方面具有延时关闭在控制水压上升和转速上升方面的优势,又有分段关闭的特点,对于可逆机组的过渡过程应该有所改善,但是关闭规律的实施条件取决于调速器,对于调速器的研制提出了更高的要求。
对于抽水蓄能电站的延时直线关闭规律和延时分段关闭规律,在实现方式上,由于有特定的延时段的存在,要在调速器上实现这种延时关闭规律,需要进行认真研究,其实用性和普遍性需要跟多的实验验证。
3.小结水力机组过渡过程中,机组转速的升高和水击压力的升高如果不能满足调保要求,必将给水电站的运行安全性带来很多隐患,并会对水电站的运行经济性产生较大的影响。
因此,将水力机组过渡过程中的转速上升和水击压力升高控制在满足调节保证计算的范围内是水力机组过渡过程研究的重要内容。
在一系列的优化措施中,优化导叶关闭规律是解决甩负荷过渡过程中转速上升和水击压力升高矛盾的最经济且最有效的措施之一。
合理的选择导叶关闭规律对于水电站长期安全、稳定、经济地运行具有重要的意义。