灯泡贯流水轮机调节保证计算书

GZ995-WP-415 水轮机调节保证初步计算书共6 页第1页1.概述本报告叙述了对水轮机发电组甩负荷过渡过程的计算过程，校核了机组甩负荷时导 叶前最大压力上升与机组速率上升，推荐了甩负荷时导叶、桨叶的最优关闭规律，最后 给出了结论。2. 计算软件简介调节保证采用河海大学开发的水电站水力-机械过渡过程仿真计算系统进行计 算。该软件可计算复杂水力管网中的瞬变流现象。数学模型基于弹性水锤理论数值计算解。 2.1水锤计算基本理论计算理论基于“伯吉龙特征线法”求解压力波随流量变化的传统方程。具体波动方程如下：-动态方程：dvdPdH1 dv1 dQP = n =dtdxdxg dtgs dt-连续方程：dPdvOHa 2 dva 2 dQ=En =dtdxdtg dxgs dx偏导求波动方程得:d 2 Hd 2 H=a 2 -dt 2dx 2d 2 Qd 2 Q旧底图总号=a 2 -dt 2dx 2底图总号上述方程组的一般解为:日期签字标记处数文件号签字日期拟制会签校核审查审定标检批准0L4.227.6001页第 2 页H (x, t) = f (x - at) + f (x + at)1 2Q (x, t)=豐f (x - at) - f (x + at)a 12式中fl、f2是完全任意的，各自是“x+at”和“x-at”的函数，可以根据满足管路末端条件来进行选择。在确定了管路系统的伯吉龙单元后（长度dx=adt），我们就可采用上述方程，以上下游水位、模型综合特性曲线为边界条件，水轮机甩负荷前为初始条件进行迭代计算，最终求得管路每一节点的压头和流量随时间的变化规律。2.2水轮机转速上升计算对于不同特性的水轮机，甩负荷后的转速变化规律受压力上升特性的不同而受到影响。具体按下式进行计算:IC dt式中转轮水力矩C随导叶开度变化而变化，由水轮机模型特性决定。3. 流道模型的概化计算灯泡贯流式水轮机组引水流道形状复杂，固定导叶前均是由矩形断面或与圆形断面组旧底图总号成的环形过流通道，尾水管是近似圆锥形的扩散管，而特征线法要求过流断面为圆形，因此须将不规则的过流断面转化成等价的当量圆形过流断面，转化时两者的加权平均动量、动nL =Li底图总号能均维持不变。经验表明该方法是可行的。据此得等价长度i=1，即等价管长度等于0L4.227.6001共6页第3页L g Li各分段长度之和;等价管 日Si ,即等价管L/S等于各分段L/S之和。概化计算按流道图确定的全流道尺寸，和厂房布置图进行： 从上游闸门到灯泡头为一段，长5.955m,当量工色=0.082 (1/m),当量直径9.616m。S 从灯泡头到固定导叶为一段，长5.68m，当量Y彳=0.1189(1/m)，当量直径7.799(m)。 从固定导叶到叶片中心线为一段，长 4.716m，当量工土 =0.1797(1/m)，当量直径S5.745(m)。 从转轮叶片中心线到尾水管出口为一段，长21.58m,当量工丄=0.8154(1/m),当量直径S5.805m。故转轮前 工吕=0.3806 (1/m)，转轮后 工彳=0.8154 (1/m)。SS由此得流道概化图如下：上游下游=V76543 21图中各管段参数如下:旧底图总号底图总号节段管径(m)长度(m)1-2 5.80521.583-4 5.7454.7160L4.227.6001共6页第4页4-5 7.7995.686-7 9.6165.9554. 计算工况根据经验，主要对如下两个工况进行计算：根据经验，主要对如下两个工况进行计算： 工况1：最大水头下一台机突甩满负荷，校核导叶前最大压力上升。主要参数：Hmax=10.24m;Nr=10.417MW;Q=109.23m3/s;上游水位=2021.34m;下游水位=2009.57m 工况2：额定水头下一台机突甩满负荷，校核机组最大速率上升。主要参数：Hr=8.5m; Nr=10.417MW;Qr=132.2m3/s;上游水位=2019.60m;下游水位=2009.57m5水轮机段：2-3基本参数：旧底图总号水轮机型号：GZ995-WP-415转轮直径：4.15m额定转速：115.4rpm安装咼程：2002m发电机GD2：410T.m2水轮机转动部分GD2：35T.m2水轮机水体GD2：117T.m2底图总号6水头损失段：5-60L4.227.6001水头损失近似给定如下（水头损失0.51 m）：H = 0.497X10-4 Q27.调节保证值导叶前最大压力上升:50%（对应压力值为24.46m）机组最大速率上升：70%8.甩负荷后导叶关闭规律两段关闭，第一段4s,第二段7s,拐点为40%：关闭时间（秒）9.甩负荷后桨叶关闭规律一段关闭，时间40s：旧底图总号底图总号日期签字标记处数文件号签字日期标记处数文件号签字日期标记处数文件号签字日期0L4.227.6001共6页第6页10.计算结果:工况1、2计算结果见下表。导叶前最大压力(m)机组最大速率上升(%)尾水管进口最小压力(m)工况120.5154.13.34工况218.952.11.4保证值24.4660_-2.011结论：通过对最大水头和额定水头下机组甩额定负荷时的过渡过程计算分析表明：在只考 虑机组GD2(445T.m2)的情况下，导叶前水压上升与机组速率上升均已满足合同要求的调 节保证值，且还有一定的余量。而如计入水轮机转轮体域水体转动惯量则机组实际速率上 升将小于上述计算值。故推荐本电站采用上述导叶和桨叶关闭规律。旧底图总号底图总号