大型混流式水輪機(jī)組的數(shù)學(xué)模型及仿真.pdf

機(jī)電與金屬結(jié)構(gòu) 文章編號 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 中圖分類號 MR 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 S 引言 隨著計算機(jī)技術(shù) 自動化技術(shù)和仿真技術(shù)的進(jìn)步 采用仿 真機(jī)培訓(xùn)運(yùn)行 調(diào)度和管理人員愈發(fā)顯示出其優(yōu)越性 在電力 工業(yè)中逐漸得到廣泛的應(yīng)用 本文所述的仿真系統(tǒng)的對象數(shù)學(xué)模型是采用以水力和電 氣動態(tài)系統(tǒng)建模理論和建模方法為基礎(chǔ) 完全依據(jù)物理原理 開發(fā)出來的全工況非線性動態(tài)模型 模型參數(shù)主要取自機(jī)組 的結(jié)構(gòu)設(shè)計和水力計算的結(jié)果 并參照一些現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù) 而獲得 由于對象模型是嚴(yán)格按照物理原則建立的 所以適用 于各種運(yùn)行工況和事故過程 且精度高 水輪機(jī)建模和仿真的計算方法概述 水輪機(jī)建模和仿真的計算方法大體上分為 4為水輪機(jī)名義直 徑 43 3 為導(dǎo)葉出口水流角 3A 為導(dǎo)葉開 度 取43 5 3 時標(biāo)準(zhǔn)正曲度導(dǎo)葉的導(dǎo)葉開度與導(dǎo)葉 出口水流角 的關(guān)系 5 為導(dǎo)葉數(shù)量 動態(tài)轉(zhuǎn)速 3 7 6 0 10A 10A 8 式中 為動態(tài)轉(zhuǎn)速 為初始轉(zhuǎn)速 6為轉(zhuǎn)動慣量 龍羊峽機(jī) 組63 0A 為推力軸承摩擦力矩 0A 37A 5 3 時水輪機(jī)設(shè)計工況的導(dǎo)葉開度 對龍羊峽機(jī)組 3 9 1CD為動態(tài)裝置水頭沿周邊的平均值 8 1KLF 對龍羊峽機(jī)組 3 9 3 9 水輪機(jī)動態(tài)裝置水頭 依據(jù)彈性理論計算1CD 依據(jù)彈性理論 動態(tài)裝置水頭1CD31D 11D 其中 1D 為導(dǎo) 葉前動態(tài)水壓 1D 為轉(zhuǎn)輪后動態(tài)水壓 采用特征線方法求解 特征線求解示意見圖 1D 37 7 2 1 2 M2 M 式中 1 2 為前一時刻蝸殼進(jìn)口斷面前第一個斷面的壓力 與流量 用特征線求解時 為已知值 3 F 68 其中 為壓 力管道中的音速 8 為壓力管道截面積 3 F 68 A 其 中 為壓力管道阻力系數(shù) A 為壓力管道直徑 為網(wǎng)格間 距 沿管線分隔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 為前一時刻蝸殼進(jìn)口斷面前第一個斷面的壓力 與流量 3 F68 其中 為尾水管道中的音速 8 為尾水管 道截面積 3 F 68 A 其中 為尾水管道阻力系數(shù) A 為 尾水管道直徑 為網(wǎng)格間距 沿管線9等分 3C F9 為了提高計算準(zhǔn)確度 應(yīng)當(dāng)考慮導(dǎo)葉外周各點(diǎn)壓力變化 不均的因素 求出后 按下式考慮蝸殼蝸形體部分對壓力上升 的影響 1DD 1D 7 1 D F1D E38 NJ 7 F 56 O F 3 C 式中 1 為蝸殼水平中心線處初始的水壓力 為導(dǎo)葉樞軸 分布圓半徑 3 9 為蝸殼包角 3 9 E O為座 環(huán)固定導(dǎo)葉的回轉(zhuǎn)角 O3 依據(jù)剛性理論計算1CD 按剛性理論 動態(tài)裝置水頭1CD31D 11D 1D F1 1 F 8G 8 7 其中 1 為壓力管進(jìn)口初始水壓力 G 分別為無因次化 動態(tài)流量 動態(tài)時間和時間常數(shù) 下標(biāo) 9 表設(shè)計額定值 G 3 2 F2 3 FHP 3HQ FHP 1D F1 1 8G 8 其中 1 為尾水管進(jìn)口初始水壓力 仿真計算獲得的 6 2 處 觀測斷面的上 下游邊墻部位 部 分測值已超過設(shè)計計算值 且仍有蠕變現(xiàn)象 此處為廠房的薄 弱環(huán)節(jié) 建議作為重點(diǎn)觀測部位 尾水調(diào)壓室變形和應(yīng)力最大值均發(fā)生在廠右樁號 6 6 6 6 2 處及3號引 水發(fā)電洞 斷面的下平段觀測值尚未完全穩(wěn)定 仍處于 初期運(yùn)行的調(diào)整階段 需繼續(xù)加強(qiáng)觀測 參考文獻(xiàn) 趙志仁 地下埋藏式高壓管道的原型研究 全國水電中青年 科技報告會論文集 0 北京 水利電力出版社 6 遲成武 姜樹德 大朝山水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn) 水力發(fā)電 33 3 引水洞號距孔口距離 7 頂拱錨桿應(yīng)力最大值 89左邊墻錨桿應(yīng)力最大值 89右邊墻錨桿應(yīng)力最大值 89 施工期運(yùn)行期施工期運(yùn)行期施工期運(yùn)行期