调节保证计算案例

1、调节保证计算案例一、调节保证计算的任务和计算标准1、调保计算的任务电站在运行过程中，常会由于各种事故，机组突然与系统解列，从而造成甩 负荷。在甩负荷时，由于导叶迅速关闭，水轮机的流量会急剧变化，因此在水轮 机过水系统内会产生水击，调节保证计算就是在初步设计阶段计算出上述过程中 最大的转速上升及最大的压力上升值。调节保证计算一般应对两个工况进行，即 计算设计水头和最大水头甩全负荷的压力上升和速率上升，并取其大者。2、调节计算的标准：1)压力变化计算标准：机组甩全负荷时蜗壳允许的最大压力升高E max，一般发生在最大水头下当Hr =40 -100时，max E50-30%,设置调压阀时 E max

2、 0.2Hmax=16.13%尾水管的真空度应小于89m输水管道内不允许出现任何负压2、转速变化计算标准当机组容量占电力系统 运行总容量的比重大且担任调峰调频时，B maxV J 经 Q J(0_2 R - r 2 二1.42 LtW =1 6.5 4 2 6.5 4 (2m2/s)蝶阀后渐变段出口至蜗壳进口断面QrV 2二 r33.602二 1.184= 7.629 m/s LT5Vt5 =4.6 7.629 =35.0 9(m2/s)二LTVT-、LtiVti二.LT2VT2二LT3VT3二Lt 4V T 4 二LT5VT5二 774.81168.424137.69 6.54235.0 9

3、 2 1 1 2.2 7 82、蜗壳段取进口断面平均流速 乂二6.24（m /s）Lc15 aa?3莎2 七 a2 a3a22 无)3.756(m)pj：1 ：2289.615226.441 63.1749801000= 983.87 m/s上式中：Lc-蜗壳为中心线的长度（m）a-各断面中心矩3、尾水管段1）直锥段：进口断面流速4Qr2 : d233.60 42:1.945=11.308(m/s)出口断面流速4Qr2二 D433.58 42:2.43二 7.244(m/s)则送 Lb1Vb1 =h3V1 +仏=1.9224 沃 11.308 + 7.244 =17.832(m2/s)2 22

4、)肘管段出口断面流速QrV2 V3.二.Lb2VB2 = Lb2_2= 4.3668 7244 56452-28.15(m /s)33=5.649(m/s)B5馆4.932 1.206由量测法得几何尺寸LB2 = 4.3668 m扩散段出口断面流速V4Qr33.604.932 2.358= 2.889(m/s)Lb3V B3-Lb3V3 V4= (8.1 -3.15) 5.645 2889 =21.121(m2/s)尾水管LBVB 八 LB1VB1 LB2VB2 LB3VB3 =21.121 28.15 17.832 = 67.103(m2/s)4、整个引水系统2LV 八 LtVt LcV x

5、 LbVb =1122.378 85.837 67.103 = 1275.318(m /s)L，Lt Lc Lb =289.615 13.756 1.9224 4.3668 4.95 = 314.6278m L 314.6278三、管道特性系数:1、压力管道水力损失计算1)分叉管前 本电站采用钢筋混凝土管，查水轮机设计手册P169表4-2可得,采用无抹灰面层的,其当量粗糙度 二0.7(mm)Revd 3.422 51.01 106=16.94 106 2320为紊流ks0.75000曲查参水力机械168页图4.19, 得入=0.0135 查参水轮机设计手册表8-22得：拦污栅、无修圆进口、弯管

6、的局部损失系数分别为 1.3、0.5、0.082hw1d 2gVg226 4413 422l 2 * * *何13* 九。.5 ooy462)渐变段水力损失E =0.16hw2 二乞2g2 9.81 一 0.0553）渐变段出口至蝶阀损失Revd 5.456 2.8 =15 1062320为紊流6y 1.01心0ks蝶阀损失系数查得E=0.1 0.3hw32 2丄 V_ V_d 2g2g225.2355.4562-(0.0150.2)0.5092.82 汉 9.814)主阀之后渐变段损失2 2匕=0.16hw必716氓2g2 9.81 一 0.33-072.5 10*查得愛-0.0152800

7、5）主阀后钢管水平段Revd 7.629 2.3681.01 106= 17.9 106 2320为紊流ks _ 0.7d 2368= 2.96 10,查得，=0.0136hw5Ho 二 Hp：h 二 69.2 3.424 二 72.624TwgHo1281.89.81 72.641= 1.8(s)0V3、管道特征系数的确定:一、apjVo984.575 3.905P = 2.5942gH02 9.81 72.624I LVTwgHTfTf调保计算标准 =0.50.3，从P149图5-8可查得Ts约为46s之间，故取Tf 为 4.0,5.0 , 5.5, 6.0s可得：(T =0.45, 0.

8、36, 0.3273, 0.3四、压力上升计算弹性波在压力管道内往返一次所经历的时间TrT旦rapj2 295.215984.5750.6s由于采用的Tf时间均大于Tr故发生间接水击，由于甩全负荷 0 =1,则匸.0 =2.277 1 =2.2771.5,故最大水锤出现在末相，查水力机械211页，压力管道、蜗壳压力 上升及尾水管压力下降按下式计算并写入表中，如下表：计算公式为：Jmax4)-LtVtmaxmax LbVb2g上式中：Hs-吸出高度（m）V2 -尾水管进口流速（m/s）E max-包括上述工LV的整个引水系统的压力上升，查7175页，对混流式机组一般为1.2 EH b -尾水管真

9、空度，查水力机械175页，不大于8m计算结果列于下表中表7-1管道压力上升表Ts(s)CTE mE max引水管道压力上升蜗壳压力上升尾水管压力上升E m HtE c HcE B HbHb40.450.56250.6750.591142.9280.639746.45640.03532.56436.570350.360.43060.61670.452432.85790.489735.56150.0271.96295.96895.50.32730.38520.46230.404829.39850.438131.81660.02421.75755.763560.30.3480.41760.36572

10、6.5560.395828.74460.02181.58325.5892五、转速升高计算1. 机组一般在设计水头下发生最大转速上升，所以在设计水头下进行转速上 升计算，据参7180页进行估算甩负荷前单位转速niir=81.14 r/mi n,甩负荷后的单位飞逸转速n iir=150.4r/minne“1Rn11r150.481.14= 1.854机组惯性时间常数GD2n2365N2= 5.243 s340.21 3750.8365 20000滞后时间Tq =(0.1 -0.3) (0.01 -0.03)Ta =0.2 0.02 5.243 = 0.3049转速上升一 1 讣“Ta其中：f -考

11、虑了水锤压力的影响系数C-考虑水轮机飞逸特性影响系数C J厂y1ne Y:2述Y 2Ta(105y)计算结果如下表：表7-2转速上升表Tff =1+bTa =GD 2n02Py =fTa +2AtTy1+ne-1B -厂 max 1.10卩=4回YT.-12Ta(1+O.50y)盘=0.4(s)365N041.455.2430.49080.64810.33880.372751.365.2430.55360.62020.36980.40685.51.32735.2430.58390.60760.38440.42286.00.35.2430.61390.59551.39830.4381由以上两张表

12、格分析，5.5、6s均未超过蜗壳压力升高和转速升高要求，但 5s时压力升高较大，6s时转速升高较大，最大水头下可能发生压力升高或转速 升高超过计算标准，综合考虑初步取 Ts=5.5s7.2.2最大水头甩全负荷的计算在最大水头下时，机组的单位转速为 75.16r/min，在其模型综合特性曲线上找该单位转速与出力限制线的交点，得出模型的效率M =88.4%，该效率加上修正值2%即可得到真机的效率为t =90.4%，由此公式可得：Q11巳9.81D12Hmax15 t200009.81 1.82 80.660.904 0.96= 1.001(m3/s)Q =QiiDHmax 1.001 1.82 .

13、80.66 =29.125(m3/s)一、各部分刀LV的计算1、引水管分叉管前Vt4Q4 29.125二 2.52=1.485(m/ s)、LtVt -226.41 1.485 = 336.219(m2/s)渐变段V些 色 严25 22 严)=3.181(m/s)2 1收 町丿 2 jix2.52 兀 x1.42、LT2Vt2 =37.94 3.181 =117.95(m2/s)笙二严 Y732 m/s渐变段出口至蝶阀2 =r :1.4 Lt3VT3 = 25.235 4.732 =119.422(m2/s)蝶阀后渐变段丄(29.12529.1252) =5.674(m/s)2 二 1.42-

14、 1.1842、LT4VT4 =1 5.674 =5.974(m2/s)蝶阀后渐变段出口至蜗壳进口断面2r : 1.184Lt5Vt5 =4.6 6.617 =30.436(m2/s)LtVt八Lt1Vt1亠 JLt2Vt2亠-Lt3Vt3亠 JLt4VT4 亠-LtsVts= 336.219 117.95 119.4225.67430.432 6096 952、蜗壳段取进口断面平均流速Vc = K H max = 0.875. 80.66 二 7.858(m /s)15aia 23Lc 2二(亠 a2 a3a22 上)=12.617(m)36022则、LcVc =12.617 7.858 =

15、99.144(m2/s)上式中：Lc -蜗壳为中心线的长度（m） a-各断面中心矩3、尾水管段1）直锥段：进口断面流速V1 =4Qr2二 d229.125 42二 1.88-10.497( m/s)出口断面流速4Qr2二 d429.125 4 = 6.283(m/s)-2.432则 Lb1Vb1 =h3V-V2 =1.945 10497=16.276(m2/s)2 22) 肘管段出口断面流速Qr 29.125V34.896(m/s)B5h64.896 1.215由量测法得几何尺寸LB2 = 4.204m则 Lb2Vb2二 Lb2V2 V3= 4.2046.259 4.8962= 23.5(m2

16、/s)3) 扩散段Qr29 125出口断面流速 V4Q-仝一52.709(m/s)B5h54.8962.196则 Lb3Vb Lb3VV =(8.1 -3.276) 4.896 2.709 = 18.343(m2/s)2 24) 尾水管 LbVb 二 LB1VB1 LB2Vb2 、LB3VB3 =16.276 23.5 18.343 = 58.119(m2 / s)4、整个引水系统 LV =為 LtVt LcVc LbVb =609.695 99.144 58.119 = 766.958(m2/s) LLT LC LB =295.186 12.617 1.945 4.204 4.824 = 3

17、18.775Vo766.958318.775=2.406(m/s)二、管道特性参数的确定1、水流惯性时间常数Tw、LVgH max766.9589.81 80.66-0.97(s)2、导叶最短关闭时间确定在最大水头33.8(m)时相应的最短关闭时间TfTf=1(Ts -1)a0Ma0 max-1(5.5-1)19.645.79= 2.9262(s)上式中：aM为最大水头工况下的模型导叶开度，由该工况点的n1175.16(r/mi n)和 Qu =1.001(m3/s)，在 HL260/74 模型综合特性曲线是查得，aM =19.6(mm)，aM max为与真机最大可能开口相应的模型开口。查水力

18、机械P132可得，其中:D0 =1.16D1 : 1.62(m)a。二 D1 : 1.816二 353.25(mm)查水力机械224页可得:_ D0M Z0a0M maxa0D0Z0M0.35 16 353.25 =45.79(mm)1.8 243、确定管道特征系数apjV02gH；984.575 2.4062 9.81 80.66= 1.4969 LVgHTfTf0.972.2962二 0.3316三、压力上升计算19 619 6.0,则二 0=1.49690.641： 1.045.7945.79查阅水电站设计手册174页，最大水击压力发生在第一相水锤相tr=2、-Lai=2 (226.44

19、198068.7741000)=0.6(s)则第一相末水轮机相对开度0.60.3195.5tr 19.6-0T 45.79= 2(。二12- .Co * 二12)2 - o12)=2 1.4969 (0.428 1.4969 0.319 (0.428 1.4969 0.3192)2 - 0.4282 0.3192) 二 0.2245式中：0-导叶初始开度max -1.2 1.2 0.2245 = 0.2694、LtVt 、LcVc瓦LV匕max609.695 99.1440.2694 二 0.3499748.355He 二 cH。=0.3499 80.66 = 28.233(m)蜗壳内最大承受压力为：Hcmax 二H0 Hc =80.66 28.