【《某水电站大波动过渡过程计算案例》3400字】

某水电站大波动过渡过程计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u7539某水电站大波动过渡过程计算案例 113881.1计算工况 16441.2阻抗孔口面积敏感性分析及优化 1251191.3关闭规律 373861.4计算结果及分析 51.1计算工况根据电站运行特点，确定如下的大波动水力过渡过程计算工况：D1上游正常蓄水位3290.0m，三台机额定出力同时甩全负荷；D2额定水头605m，三台机额定出力同时甩全负荷；D3上游死水位3283.0m，三台机最大出力同时甩全负荷；D4上游死水位3283.0m，三台机最大出力同时甩全负荷；在调压室水位上升最快时，一台机由空载增至全负荷；D5上游死水位3283.0m，三台机同时由空载增至全负荷；D6上游死水位3283.0m，一台机正常运行，一台机由空载增至全负荷；D7上游死水位3283.0m，两台机正常运行，一台机由空载增至全负荷；D8上游死水位3283.0m，两台机停机，一台机由空载增至全负荷；D9上游死水位3283.0m，三台机相继由空载增至全负荷；（30s）D10上游死水位3283.0m，三台机相继由空载增至全负荷；（50s）D11上游正常蓄水位3290.0m，两台机运行，一台增至全负荷，在调压室水位下降最快时，三台机同时甩全负荷。D12上游校核洪水位3292.16m，三台机额定出力同时甩全负荷；D13上游正常蓄水位3290.0m，三台机同时由空载增至全负荷；D14上游校核洪水位3292.16m，两台机运行，一台增至全负荷，在调压室水位下降最快时，三台机同时甩全负荷。1.2阻抗孔口面积敏感性分析及优化根据工程经验及规范建议，为了充分发挥阻抗孔口抑制波动幅度和加速衰减的作用，同时考虑调压室底部所能承受的压力，阻抗式调压室的阻抗口面积一般为引水隧洞面积的30%~40%。而本电站调压室阻抗口面积为1.666m2，仅为隧洞面积（11.34m2）的14.69%。下面以D2工况（额定水头，三台机额定出力甩全负荷）为计算依托，折向器采用2.5s直线关闭规律，针阀采用15s，20s，25s，30s的直线关闭规律，分析计算大波动过渡过程。其结果见表1.3。从表1.3可以看出，在拟定的针阀、折向器关闭规律下，调压室底板压差均超过40m，对调压室结构设计很不利。虽然延长针阀关闭时间可以减小该压差，但减表1.3原阻抗孔口条件下，D2工况的计算结果针阀关闭时间（s）配水环管末端最大水压力（m)配水环管末端最大水压力升高（%）最大转速升高（%）调压室最高涌浪（m）及时间（s）调压室最低涌浪（m）及时间（s）调压室底板向下压差最大值（m）及时间（s）调压室底板向上压差最大值（m）及时间（s）15716.229.017.923297.37（387.62）3241.83（1.54）1.55（499.98）47.07（16.06）20702.336.728.083297.38（388.32）3241.83（1.56）1.53（500.02）41.25（21.34）25693.801.318.283298.39（391.24）3241.83（1.56）1.48（500.02）44.15（26.34）30688.594.468.503297.41（392.28）3241.83（1.58）1.44（500.02）43.43（31.34）小幅度有限，因此有必要对该电站调压室阻抗孔口面积进行相应的优化。下面以D2工况为计算依托，取20s针阀直线关闭规律及2.5s折向器直线关闭规律，计算结果见表1.4及图1.2。表1.4阻抗口面积优化计算（D2工况）阻抗孔口面积（m2）与引水隧洞面积的比值（%）配水环管末端最大水压力（m)最大转速升高（%）调压室最高涌浪（m）及时间（s）调压室最低涌浪（m）及时间（s）调压室底板向下压差最大值（m）及时间（s）调压室底板向上压差最大值（m）及时间（s）2.219.4687.168.073300.78（361.86）3241.83（1.56）1.97（531.24）28.51（21.34）2.824.7678.198.073303.22（349.88）3241.83（1.56）1.67（531.24）18.58（21.34）3.430.0676.538.073304.76（343.52）3241.83（1.56）1.35（531.34）12.98（21.34）3.934.4677.698.063301.63（339.5）3241.83（1.56）1.12（531.3）10.02（21.34）4.539.7679.308.063306.36（338.72）3241.83（1.56）0.92（510.08）7.62（21.34）图1.2不同调压室阻抗孔面积下，调压室底板压差随时间变化过程线通过优化分析，根据调压室底板向上压差的取值，阻抗孔口面积暂时拟定为3.9m2（直径为2.23m）。另外，从表1.2中调压室涌浪的计算结果可以看出，阻抗孔口的大小对调压室最高涌浪也有影响，阻抗孔口面积越大，调压室最高涌浪有上升的趋势。1.3关闭规律选常规工况D2作为针阀、折向器关闭规律优化的计算依托工况。其计算结果见表1.5。由表1.5可知：在喷嘴关闭规律相同时，折向器关闭规律的改变只影响机组转速，对配水环管最大压力值及其上升率没有影响。考虑冲击式水电站针阀关闭时间一般较长≥20s，以及到组合工况可能引起配水环管水压力升高、机组转速升高两个指标的增大，初步拟定针阀采用直线关闭规律，有效关闭时间（从额定开度到完全关闭的直线关闭时间）为25s；折向器关闭时间（从初始开度到完全关闭的时间）为2.5s；针阀直线30s开启（从机组空载开度到额定开度的时间）。具体的针阀、折向器启闭规律见图1.3~图1.5，需要说明的是：所有开度均用相对开度表示。对于针阀，以模型满开度为100%开度，额定开度相对值97.8％，折向器全开为100%开度。表1.5关闭规律的计算结果折向器关闭时间（s）针阀关闭时间配水环管末端最大水压力（m)配水环管末端最大水击压力时间（s）最大转速升高（%）配水环管末端最大水压力升高（%）15681.0014.466.473.852.0s20677.69337.746.672.6425677.19342.606.902.5630676.94347.507.142.5215681.0014.467.913.852.5s20677.69337.748.062.6425677.19342.608.272.5630676.94347.508.482.5215681.0014.469.373.853.0s20677.69337.749.472.6425677.19342.609.642.5630676.94347.509.832.52注：配水环管末端最大水压力升高率的计算公式为：[配水环管末端最大水压力-（上库校核洪水位-机组安装高程）]/额定水头×100%图1.3针阀关闭规律图（25s）图1.4折向器关闭规律图（2.5s）图1.5针阀开启规律图（30s）1.4计算结果及分析布仑口-公格尔水电站GD2为900，阻抗孔口面积取优化的3.9，流进调压室和流出调压室的阻抗系数均为0.006702。采用图1.1至图1.3所示的启闭规律按平均糙率计算进行大波动过渡过程计算，对于调压室涌浪的控制工况进行最不利糙率校核计算。各工况的恒定流及大波动参数的计算结果见表1.6～表1.8。大波动计算结果表明：（1）压力管道末端最大压力常规工况发生在D12，其值为683.33m；叠加工况发生在D14，其值为683.08m。均小于计算得配水环管承受的最大压力782.70m。表1.6恒定流计算结果工况上游水位（m）机组初始开度（%）净水头（m）流量（m3/s）出力（MW）1#96.7609.9412.3867.03D132902#96.7610.0012.3867.043#96.7609.9012.3867.021#97.8601.2012.4767.00D232862#97.8601.2512.4767.013#97.8601.1512.4767.001#97.8602.4312.4466.55D332832#97.8602.4812.4466.553#97.8602.3812.4466.541#97.8602.4312.4466.55D432832#97.8602.4812.4466.553#97.8602.3812.4466.541#1652.540.130.77D532832#1652.540.130.773#1652.540.130.77D61#1646.900.130.7632832#97.8641.7912.8873.861#1629.700.130.73D732832#97.8628.6112.7170.933#97.8628.3812.7170.89D832831#1652.540.130.771#1652.540.130.77D932832#1652.540.130.773#1652.540.130.771#1652.540.130.77D1032832#1652.540.130.773#1652.540.130.771#1636.950.130.74D1132902#96.7631.8712.6471.353#96.7631.6412.6471.311#96612.6112.3266.98D123292.162#96612.6612.3266.993#96612.5612.3266.981#1659.540.130.78D1332902#1659.540.130.783#1659.540.130.781#1639.350.130.74D143292.162#96638.2812.5771.243#96638.0612.5771.20表1.7机组调节保证参数计算结果工况机组号配水环管末端最大水压力（m)配水环管末端最大水压力升高（%）最大转速升高（%）1#681.133.218.37D12#681.183.228.373#681.173.228.371#677.132.558.26D22#677.192.568.273#677.182.568.261#674.132.068.22D32#674.192.078.223#674.182.068.221#659.28-0.408.22D42#659.18-0.428.223#659.12-0.438.221#652.53-1.520.00D52#652.53-1.520.003#652.53-1.520.00D61#641.48-2.680.002#646.55-2.500.001#629.43-1.330.00D72#628.21-1.530.003#627.81-1.600.00D81#653.09-1.420.001#652.53-1.520.00D92#652.53-1.520.003#652.53-1.520.001#653.26-1.390.00D102#654.74-1.150.003#654.61-1.170.001#680.863.171.55D112#680.933.181.553#680.953.181.551#683.283.578.43D122#683.333.588.433#683.323.578.431#659.53-0.360.00D132#659.53-0.360.003#659.53-0.360.001#682.993.521.54D142#683.053.531.543#683.083.531.54表1.8调压室涌浪计算结果工况调压室初始水位（m）最高涌浪（m）时间（s）最低涌浪（m）时间（s）底板向下压差最大值（m）时间（s）底板向上压差最大值（m）时间（s）D13250.423309.61340.483250.421.561.10499.989.5826.34D23241.833301.63342.723241.831.561.09499.989.7226.34D33243.023302.63341.563243.011.561.09499.989.6826.34D43243.023281.38376.983243.011.560.09500.029.6826.34D53283.003283.000.023236.67317.029.1831.340.03441.58D63278.143278.140.023260.38316.201.0831.340.02476.94D73264.273264.270.023242.46500.021.0331.940.000.00D83283.003283.000.023267.91236.201.1231.340.18407.16D93283.003283.000.023236.71349.207.3191.320.03473.76D103283.003283.000.023237.08371.181.89131.320.02500.02D113271.483307.58333.923269.2139.761.0231.944.9657.54D123252.983311.75339.903252.981.561.10499.829.4926.34D133290.003290.000.023243.95311.929.0831.340.03441.58D143273.833309.70333.923271.5639.941.0131.944.9157.74（2）机组转速最大上升率常规工况发生在D12，其值为8.43％；叠加工况发生在D4，其值为8.22％，均小于30％。（3）调压室最高涌浪常规工况发生在D12，其值为3311.75m；叠加工况发生在D14，其值为3309.70m，考虑2.00m的安全超高，满足设计要求（调压室顶板高程3314m）。调压室最低涌浪常规工况发生在D5其值为3236.67m；叠加