水泵水輪機全特性曲線處理的研究進(jìn)展.pdf

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1、第31卷第12期長江科學(xué)院院報Vol_31No．122014年12月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteDee．2014DOI：10．3969／j．issn．1001～5485．2014．12．024水泵水輪機全特性曲線處理的研究進(jìn)展潘熙和，程遠(yuǎn)楚。，王杰飛(1．長江科學(xué)院長江控制設(shè)備研究所，武漢430010；2．武漢大學(xué)動力與機械學(xué)院，武漢430072)摘要：水泵水輪機的全特性曲線在曲線兩端存在較為嚴(yán)重的交叉、聚集和卷曲現(xiàn)象，以及極不穩(wěn)定的“S”型區(qū)域，為水泵水輪機過渡過程的精確

2、仿真帶來了極大的困難。針對這些現(xiàn)象和“S”型區(qū)域存在的問題，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了深入地研究，通過對全特性曲線預(yù)處理數(shù)學(xué)變換方法和擬合手段的探討，最終得到一系列研究成果。綜述了現(xiàn)有的全特性曲線研究成果，將研究成果按照表述方法分為二維曲線數(shù)學(xué)變換和三維曲面擬合2大類，依次對各個研究成果進(jìn)行簡要介紹和深入分析，指出各研究成果取得的突破和不足，提出了進(jìn)一步深入研究的方向和研究的建議。關(guān)鍵詞：水泵水輪機；全特性曲線；數(shù)學(xué)變換；曲面擬合中圖分類號：TK730．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1001—5485(2014)12—0l17—07外學(xué)者提出了多種全特性

3、曲線處理方法，例如：Sut．er變換，改進(jìn)Suter變換，等開度線長度描述法，對1研究背景數(shù)投影描述法，基于最小二乘法、曲線擬合、神經(jīng)網(wǎng)抽水蓄能電站在電網(wǎng)中削峰填谷的運行方式使絡(luò)的全特性空間曲面描述法等。它成為保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的重要組成部本文介紹了各種全特性曲線處理方法的基本原分，大大提高了電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性。目前我國抽水理，對它們的研究成果進(jìn)行深入的分析和總結(jié)，并基蓄能電站裝機總量在電力系統(tǒng)裝機總量中所占的比于以上過程提出全特性曲線處理研究方向的基本趨重偏低，不能滿足我國以火電為主的電力系統(tǒng)安全、勢和亟待解決的問題，以期為進(jìn)一步的

4、深入研究和穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的需要，也不能滿足電力系統(tǒng)節(jié)能減發(fā)展奠定基礎(chǔ)。排、清潔能源大規(guī)模運輸?shù)戎悄芑娋W(wǎng)建設(shè)的需要¨J。因而，在以后一段時問內(nèi)我國抽水蓄能電2“S"型區(qū)域的基本機理站將會得到長遠(yuǎn)的發(fā)展。與常規(guī)電站相比抽水蓄能電站工況繁多、復(fù)雜、水泵水輪機全特性曲線中擁有2個“S”型區(qū)啟停頻繁。對于水泵水輪機，它的全特性曲線依次域，其中一個處于水泵、水泵制動工況區(qū)；另外一個存在水泵、水泵制動、水輪機、水輪機制動、反水泵共處在水輪機、水輪機制動和反水泵工況區(qū)J。在前5個工況區(qū)，且在全特性曲線的兩端存在2個“s”型一個“S”型區(qū)域，全特性曲線變化

5、相對緩慢、無多區(qū)域。在右端的“s”區(qū)域，全特性曲線存在嚴(yán)重的值，且水泵水輪機在水泵狀態(tài)下多采用單一導(dǎo)葉開交叉、聚集、卷曲和多值的現(xiàn)象。在“s”型區(qū)域水泵度的運行方式，因而水泵水輪機在這個“S”型區(qū)域水輪機運行水力條件極端惡劣，“s”型曲線的變化運行，運行狀態(tài)相對較為穩(wěn)定。在后一個“s”型區(qū)對流場壓力和機組轉(zhuǎn)速的極值有著決定性影響J。域，全特性曲線變化劇烈，單位轉(zhuǎn)速的較小變化就會因而，正確認(rèn)識和處理水泵水輪機的全特性曲線是引起單位流量和單位力矩的急劇變化，多值現(xiàn)象突提高抽水蓄能電站過渡過程計算精度的先決條件，出，水泵水輪機在這個區(qū)域運行，水力

6、條件惡劣，運也是保證抽水蓄能電站的安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。行狀態(tài)極不穩(wěn)定，很容易造成機組低水頭發(fā)電并網(wǎng)針對可逆式水泵水輪機全特性曲線存在的嚴(yán)重困難和水輪機工況甩負(fù)荷達(dá)不到空載狀態(tài)，并對機交叉、聚集、卷曲和多值現(xiàn)象，解決這些現(xiàn)象為抽水組振動、轉(zhuǎn)速上升、水錘壓力上升和工況轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定蓄能電站過渡過程準(zhǔn)確計算帶來的障礙，以往國內(nèi)性，及壓力管道壓力脈動都有著顯著影響，嚴(yán)重收稿日期：2014—04—02：修回日期：2014—04—24作者簡介：潘熙和(1965一)，男，湖北陽新人，教授級高級工程師，主要從事電站自動化方向的研究，(電話)027—826041

7、95(電子信箱)541194149@qq．tom。118長江科學(xué)院院報影響著抽水蓄能電站機組的安全穩(wěn)定運行。因而對坐標(biāo)；WH(，Y)，WM(，Y)分別表示新得到流量特水泵水輪機全特性曲線的處理研究多集中在后一個性和扭矩特性縱坐標(biāo)?！皊”型區(qū)域，對它的研究和處理是當(dāng)代抽水蓄能電Suter變換有效減少了“s”型區(qū)域全特性曲線的站建設(shè)與發(fā)展亟待解決的技術(shù)問題之一【7J。多值現(xiàn)象，有效消除了多值現(xiàn)象為插值計算帶來的對于水泵水輪機，轉(zhuǎn)輪流道狹長，其轉(zhuǎn)輪半徑約麻煩，并且使較大開度下的曲線發(fā)展趨勢得到減緩，為常規(guī)水輪機半徑的1．4倍左右，相應(yīng)的離心力也但

8、是仍存在以下3點問題：①曲線不同開度下分布大，即使轉(zhuǎn)輪在水輪機方向旋轉(zhuǎn)也存在較大的水泵不均，大開度曲線分布密集，小開度曲線分布過于稀效應(yīng)，阻止水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪J。水泵水輪機在“S”型