大型混流式水轮机组的数学模型及仿真.pdf

机电与金属结构 文章编号 83 40 33 0 45 4A0 4 B 0C3 D0EF5 4A0 4 E7 J0 3K L E 3L E02 L I3 K D0L7 E0 63 0 H M 3 3 3 E8 L3E ID 0 E 3 7L3 02 2 27 E0 FI 7 0EH N 3 0D D 12 3I 3E3 2 2E3 0DE02D 2 27 E0 L3E I 8 02 0D J D3I DE E02 2 2E3 0DE02D 27 C3D FI E7 J0 3O M 3 E 3 0D 0 E3 2 2E3 0DE02D L3E I 8 02 0D J D3I 0 E3 2 2E3 0DE02D FD0DO M 3 3E3 2 2E3 0DE02D 2 27 E0 L3E I 0D E D70E J 3 E 3 7 1D2 3 FI E7 J0 3 I73E E 3 0L0ED DE E022 2E3 0DE02D27 C3D8 02 0DJ D3I 3PQ3 0L3 ED E L IO M 3 0 E3 2 2E3 0DE02D L3E I Q 3D3 E3I 0 E 3 Q Q3 0D J D3I E 3 Q FD02 Q 0 20Q 3 FI E7 J0 35 I L33ED E 3 I3L I D0L7 E0 3C3 F I DE E3 I 220I3 E Q3 E0 O M 3 D0L7 E0 E3DED D 8 E E E 3 L I3 J D3I 0 E3 2 2E3 0DE02D L3E I 0D D E0D 03I E 3 I3C3 QL3 E FI E7 J0 3 D0L7 E O 中图分类号 MR 文献标识码 S 引言 随着计算机技术 自动化技术和仿真技术的进步 采用仿 真机培训运行 调度和管理人员愈发显示出其优越性 在电力 工业中逐渐得到广泛的应用 本文所述的仿真系统的对象数学模型是采用以水力和电 气动态系统建模理论和建模方法为基础 完全依据物理原理 开发出来的全工况非线性动态模型 模型参数主要取自机组 的结构设计和水力计算的结果 并参照一些现场测量的数据 而获得 由于对象模型是严格按照物理原则建立的 所以适用 于各种运行工况和事故过程 且精度高 水轮机建模和仿真的计算方法概述 水轮机建模和仿真的计算方法大体上分为 4为水轮机名义直 径 43 3 为导叶出口水流角 3A 为导叶开 度 取43 5 3 时标准正曲度导叶的导叶开度与导叶 出口水流角 的关系 5 为导叶数量 动态转速 3 7 6 0 10A 10A 8 式中 为动态转速 为初始转速 6为转动惯量 龙羊峡机 组63 0A 为推力轴承摩擦力矩 0A 37A 5 3 时水轮机设计工况的导叶开度 对龙羊峡机组 3 9 1CD为动态装置水头沿周边的平均值 8 1KLF 对龙羊峡机组 3 9 3 9 水轮机动态装置水头 依据弹性理论计算1CD 依据弹性理论 动态装置水头1CD31D 11D 其中 1D 为导 叶前动态水压 1D 为转轮后动态水压 采用特征线方法求解 特征线求解示意见图 1D 37 7 2 1 2 M2 M 式中 1 2 为前一时刻蜗壳进口断面前第一个断面的压力 与流量 用特征线求解时 为已知值 3 F 68 其中 为压 力管道中的音速 8 为压力管道截面积 3 F 68 A 其 中 为压力管道阻力系数 A 为压力管道直径 为网格间 距 沿管线分隔B等分 3C FB 1 1D 3 7 2 97 2 J M2 J M 3 F68 3 F 68 A 式中 1 J 2 J 为前一时刻蜗壳进口断面前第一个断面的压力 与流量 3 F68 其中 为尾水管道中的音速 8 为尾水管 道截面积 3 F 68 A 其中 为尾水管道阻力系数 A 为 尾水管道直径 为网格间距 沿管线9等分 3C F9 为了提高计算准确度 应当考虑导叶外周各点压力变化 不均的因素 求出后 按下式考虑蜗壳蜗形体部分对压力上升 的影响 1DD 1D 7 1 D F1D E38 NJ 7 F 56 O F 3 C 式中 1 为蜗壳水平中心线处初始的水压力 为导叶枢轴 分布圆半径 3 9 为蜗壳包角 3 9 E O为座 环固定导叶的回转角 O3 依据刚性理论计算1CD 按刚性理论 动态装置水头1CD31D 11D 1D F1 1 F 8G 8 7 其中 1 为压力管进口初始水压力 G 分别为无因次化 动态流量 动态时间和时间常数 下标 9 表设计额定值 G 3 2 F2 3 FHP 3HQ FHP 1D F1 1 8G 8 其中 1 为尾水管进口初始水压力 仿真计算获得的 6 2 处 观测断面的上 下游边墙部位 部 分测值已超过设计计算值 且仍有蠕变现象 此处为厂房的薄 弱环节 建议作为重点观测部位 尾水调压室变形和应力最大值均发生在厂右桩号 6 6 6 6 2 处及3号引 水发电洞 断面的下平段观测值尚未完全稳定 仍处于 初期运行的调整阶段 需继续加强观测 参考文献 赵志仁 地下埋藏式高压管道的原型研究 全国水电中青年 科技报告会论文集 0 北京 水利电力出版社 6 迟成武 姜树德 大朝山水电厂计算机监控系统的技术特点 水力发电 33 3 引水洞号距孔口距离 7 顶拱锚杆应力最大值 89左边墙锚杆应力最大值 89右边墙锚杆应力最大值 89 施工期运行期施工期运行期施工期运行期