导叶开启时间对水电站过渡过程-影响解析

水电站调节保证计算中导叶关闭规律探讨齐学义;周俊;汪玮华;周慧利;晁文雄;郑琦【摘要】调节保证计算是水电站设计中的重要内容之一.水电站运行的过程中,为了最大限度的减少水压上升值与转速上升值,通过优化导叶折线关闭方式来解决过渡过程中水电站的运行安全问题是最经济的有效措施,而且技术上也容易实现.目前,普遍采用的两段或三段关闭规律.但是,理论上来讲,不管是两段还是三段关闭规律,都不是最优关闭规律.笔者从微积分的思想出发,提出了根据水轮机工作参数的变化实时地改变导叶关闭方式的非固定模式的导叶关闭方式,能更有效地提高水电站运行的稳定性和安全性.%The guaranty calculation of regulation is one of the important contents in the design of hydropower plant. During a hydropower operation, in order to minimize the water pressure and the hydraulic units' run-speed rising, optimizing the wicket gate closing law is the most economic way to solve the station operation security problem during the process of transient, and can be easily realized technically. At present, most hydropower plants close the wicket gate by using the closing law with two or three slopes. However, the closing law with two or three slopes that is not the best closing law. So, by the calculus way, the authors present a way that by using the unfixed wicket gate closing manner, which changes the closing law according to the turbine working parameters so as to greatly improve the units' stability and security in hydropower stations.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2012(031)026【总页数】2页(P97-98)【关键词】水轮机;折线关闭方式;调保计算;微积分【作者】齐学义;周俊;汪玮华;周慧利;晁文雄;郑琦【作者单位】兰州理工大学能源与动力工程学院,兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TV734.40 引言调节保证计算是水锤和机组转速变化的计算，每个水电站在引水系统设计时都必须进行这一项重要工作，其目的是正确合理地解决导叶启闭时间、水锤压力和机组转速上升值三者之间的关系。

小型水电站水轮机导叶关闭规律的优化——以猴场水电站为例龙斌;郑丽【摘要】Take houchang hydro power station for instance, the text explored the optimization of shut-down rules of small hydroturbine guide. In case the GD2 value of hydroturbine could not increase owing to manufacturing difficulties, the method of guide vane was applied to optimize shut-down rules of guide vane, in a bid to meet the demand of calculation in the process of water transient process of hydropower station, therefore, effectively resolving the problem that the rotate speed accelerates and pressure increase of volute after load shedding of unit.%以猴场水电站为例,探讨了小型水电站水轮机导叶关闭规律的优化。

在水轮机组的GD2值因制造难度等原因不能加大时,采用导叶关闭的方法,通过优化导叶关闭规律,以满足水电站水力过渡过程计算的要求,从而可以有效地解决机组甩负荷后转速上升和蜗壳进口压力上升的问题。

【期刊名称】《中国水能及电气化》【年(卷),期】2011(000)009【总页数】5页(P53-57)【关键词】小型水电站;水轮发电机;导叶关闭规律;优化【作者】龙斌;郑丽【作者单位】贵州中水建设管理股份有限公司,贵阳550002;贵州中水建设管理股份有限公司,贵阳550002【正文语种】中文【中图分类】TV734水轮机组的GD2值因制造难度等原因不能加大时，可以采用分段关闭水轮机导叶的方法来有效控制水电站甩负荷时机组转速上升和蜗壳压力上升。

水轮发电机组导叶操作拒动故障分析与处理周伍;王茂海;王庆书;吴定平【摘要】为了解决机组在运行过程中出现的导叶开启拒动故障,经反复检查、分析,排除了调速系统故障、导叶端面摩擦等原因,通过在线应力试验确定了导叶中轴套摩擦阻力过大,最终进行针对性故障处理,恢复了导叶操作灵活性,验证了中轴套吸水膨胀导致导叶拒动的推断.本文重点介绍导叶拒动故障的原因分析过程与针对性的处理措施.【期刊名称】《大电机技术》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】6页(P73-78)【关键词】水轮发电机组;导叶拒动;轴套;膨胀;应力试验【作者】周伍;王茂海;王庆书;吴定平【作者单位】葛洲坝水力发电厂,湖北宜昌443002;葛洲坝水力发电厂,湖北宜昌443002;葛洲坝水力发电厂,湖北宜昌443002;葛洲坝水力发电厂,湖北宜昌443002【正文语种】中文【中图分类】TM312葛洲坝电站共装有21台大型轴流转桨式水轮发电机组，装机规模2715MW （170×2+125×19）。

自2012年开始，葛洲坝电站开始大规模机组改造增容工作，原125MW机组增容至150MW，预计在2020年左右完成。

葛洲坝电站15号、20号机组制造厂家为国内某厂，均于2013年进行了水轮机改造增容，转轮型号为ZZD673-LH-1020（改造前为ZZ500-LH-1020），设计水头18.6m，工作水头范围9.1~27.0m，额定转速62.5r/min。

调速器为能事达公司WBST-150-4.0型产品，采用步进电机+主配压阀的结构形式，主配直径150mm，系统额定油压4.0MPa，是带机械位移反馈的二级调速系统[1]。

2016年5月，葛洲坝电站15号、20号机组频发调速器故障，只能单方向减小导叶开度，无法增大导叶开度，导致负荷无法增加。

统计情况见表1。

5月17日15号机组故障初发时，现场检查发现调速器导叶侧步进电机丝杆已与回复杠杆脱开，导叶侧主配阀芯处于极限开启位置，导叶接力器开关腔压差达到4.0MPa，且与压油罐压力波动趋势一致，但导叶无法正常开启，只能缓慢蠕动。

可逆式机组导叶和进水球阀协联关闭规律研究郑慧娟;雷兴春【摘要】可逆式机组水力过渡过程分析与控制是保证抽水蓄能电站安全稳定运行的主要因素.本文以清远抽水蓄能电站导叶关闭规律和进水球阀协联关闭规律的研究为例,基于数值模拟研究机组导叶和进水球阀关闭规律对抽水蓄能机组水轮机工况水力过渡过程的影响,同时结合现场试验数据进行验证分析,模拟可逆式机组及其水力机械系统的水力过渡过程.结果表明:为使抽水蓄能机组调保参数满足要求,应选择合适的导叶关闭时间和关闭规律;进水球阀折线关闭比传统直线关闭更有利于改善抽水蓄能机组水力过渡过程;机组导叶正常关闭时,调保参数比导叶拒动更能满足控制要求.【期刊名称】《水利建设与管理》【年(卷),期】2019(039)006【总页数】8页(P21-28)【关键词】并联可逆机组;导叶关闭规律;进水球阀关闭规律;大波动水力过渡过程【作者】郑慧娟;雷兴春【作者单位】湖北省水利水电规划勘测设计院,湖北武汉 430000;调峰调频发电公司,广东广州 510630【正文语种】中文【中图分类】TV6641 引言抽水蓄能电站广泛采用一洞多机的布置格局，如惠州抽水蓄能电站采用一洞四机的布置格局，浙江桐柏抽水蓄能电站采用两洞四机的布置格局，白莲河抽水蓄能电站采用一洞两机的布置格局，江苏沙河抽水蓄能电站采用一洞两机的布置格局等。

由于抽水蓄能电站的水头一般较高，管线较长，通常采用埋藏式管道，采用一条引水主管道通过岔管连接多台机组的一洞多机供水，一定程度上可节约电站建设的成本，较为经济。

但是使用一洞多机布置格局，可能出现位于同一水力单元的机组间的互相影响，并且甩负荷的情况将更加复杂[1]。

相对于其他工程措施而言,优化导叶关闭规律是处理水力过渡过程问题的最优方法[2]。

因此，为使抽水蓄能电站能够经济可靠地运行，通过优化导叶关闭规律和进水球阀关闭规律，来解决抽水蓄能电站并行可逆机组在水力过渡过程中出现的问题，具有重要意义。

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。

导叶启闭规律及水轮机特性曲线对水电站过渡过程的影响研究目前，随着我国水电事业的迅速发展，一批大型、特大型水电站正在设计或处于待建之列，如龙滩水电站、溪洛渡水电站、向家坝水电站、水布垭水电站等。

而水电站过渡过程的数值模拟是针对水道系统、水轮发电机组以及电网组成的复杂动力系统进行的最必要的研究，它关系到引水发电系统的优化设计以及水电站安全稳定运行和供电品质。

其中，水轮机是水电站运行的核心部件，也是水电站过渡过程数值计算的关键。

本文在前人研究成果的基础上，就实际工程中出现的机组导叶启闭规律与机组特性曲线问题进行了深入的分析研究，其主要内容如下：第一章，指出本文研究的意义和目的，回顾前人对水电站过渡过程方面的有关研究成果，在此基础上提出本文的研究内容。

第二章，针对国内外对导叶开启时间的不同规定，结合理论推导和数值计算实例，分析大波动各控制参数对增负荷时间的敏感性，验证了IEC推荐的增负荷时间30～40s是合理的。

第三章，从导叶直线关闭规律出发，运用正交设计法，优化了导叶两段关闭规律；同时就蜗壳最大动水压力与导叶初始开度之间的某些规律进行了初步探讨，得出蜗壳最大动水压力并不一定发生最大水头或额定水头工况的结论。

第四章，结合水布垭电站和龙滩水电站两个实例，针对几套比转速相近的水轮机特性曲线，着重从机组自身特性、机组对水道系统的适应性等方面，分析比较不同型号转轮的特性曲线引起的水电站过渡过程控制参数的差别，论证了工程上采用比转速相近的水轮机特性曲线作为数值仿真的边界条件是合理可行的。

第五章，总结全文，提出今后研究的重点和方向。

导叶开启时间对水电站过渡过程的影响摘要：针对国内外规范对导叶开启时间的不同规定，结合理论推导和数值计算实例，分析了不同的导叶开启时间对水电站过渡过程的影响。

实例研究结果表明，大波动过渡过程中的蜗壳动水压力、沿管道轴线的压力分布以及调压室阻抗孔口压差等参数均随导叶开启时间变化而变化。

通过研究得到如下结论：国际电工技术委员会标准推荐的增负荷时间30～40s是合理的；在并入小网的水力干扰过渡过程中，需要将运行机组最大初始开度限制在最大临界开度之内，才能保证运行机组转速收敛于额定转速，以满足发电机和电网对调节系统的要求。

关键词：过渡过程导叶开启时间数值计算临界时间前言在水电站运行中，从空载增至全负荷的导叶开启时间，国内外规范有不同的规定：文献[1]中对调节系统的要求：导叶开度的全行程动作时间应符合设计规范，一般为10～40s。

国际电工技术委员会iec(international electrotechnical commission)标准[2]则规定开启时间为20～80s，推荐值30～40s。

上述规程标准给出的取值范围虽有重叠部分，但整体范围并不一致，而导叶开启时间的取值问题一直未进行深入的研究。

本文将结合两机一洞常规水电站和抽水蓄能水电站两个代表性实例，探讨不同的导叶开启时间对水电站过渡过程的影响，寻找恰当的开启时间（直线开启规律），以满足发电机和电网对调节系统的要求。

1导叶开启时间对过渡过程的影响水电站过渡过程涉及到大波动、小波动和水力干扰过渡过程三个方面。

而在小波动过渡过程中，调速器将自动跟踪，机组不受导叶开启时间长短的影响。

因此本文仅讨论导叶开启时间对大波动和水力干扰过渡过程的影响。

1.1导叶开启时间对大波动过渡过程的影响在无穷大电网条件下，增负荷，机组转速不变，调速器将不参与调节，所以增负荷时间的长短将只对机组两个调保参数（蜗壳末端动水压力、尾水管进口断面压力）、管道沿程的压力分布、调压室涌浪水位及阻抗孔口压差等产生相应的影响。

浅析水轮机导叶两段关闭规律的选择
刘生国
【期刊名称】《水电能源科学》
【年(卷),期】2009(27)4
【摘要】针对水轮机导叶不同关闭规律对水轮机组水力大波动过渡过程有很大影响,探讨了导叶两段关闭规律及影响过渡过程的三个关键因素(即第一、二段关闭时间和导叶拐点开度),以雷家山电站机组为例,分析了两段关闭规律并进行了优化计算。

结果表明,水电站设计中合理选择水轮机导叶关闭规律是解决机组甩负荷时转速和
蜗壳水压上升值矛盾的有效方法之一。

【总页数】2页(P173-174)
【关键词】甩负荷;转速;水压;调保计算;导叶关闭规律
【作者】刘生国
【作者单位】中南勘测设计研究院中南监理公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV734.4;TK733.1
【相关文献】
1.水轮机导叶两段关闭规律的优化研究 [J], 张承业
2.兼顾两种水击类型时的导叶分段关闭规律选择——山西文峪河水电站导叶分段关闭计算 [J], 魏桂昕;李明;等
3.水轮机导水叶采用两段关闭的调节保证计算 [J], 赵锁明;冯素金
4.小型水电站水轮机导叶关闭规律选择 [J], 李伟;龙斌;郑丽
5.水轮机导叶两段关闭规律的优化计算及其应用 [J], 马希金;郭齐胜;魏微
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