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水电站基于MATLAB水电站过渡过程仿真

收藏本文 2024-03-09 点赞:3847 浏览:9175 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:水电站过渡历程是指水电站系统由一种稳定工况或状态转换成另一种性质不同的稳定工况或状态的变动历程。当水电站进入到过渡历程中后,水轮机组与配套的压力管道系统均要承受相当大的动态荷载,在构件内引起附加应力。如果过渡历程的品质恶劣,将对水电站的安全运转造成严重影响。浅析水电站过渡历程的原理,改善水电站过渡历程的品质,是本论文探讨的目的。本论文利用基于水轮机组内特性剖析的水电站过渡历程主要工况参数表达式建立过渡历程的数学模型,通过MATLAB编程,采取特点线策略对水电站过渡历程进行仿真浅析。基于MATLAB的内特性特点线解法,摆脱了过去水电站过渡历程探讨计算对机组完整的综合特性曲线的依赖,正确考虑了水轮机装置水头与管道系统末端动态水压的相互联系与差别,考虑了管道系统的摩阻影响和弹性效应,利用了MATLAB强大的矩阵运算功能,在计算效率与精度上具有一定的优越性;同时,MATLAB作为一款交互式的程序设计语言,便于与其它计算程序对接,为对水电站过渡历程领域更深入更广泛的探讨提供了计算技术。这些特点都是MATLAB在水电站过渡历程探讨方面的优势,也是本论文的主要革新点。通过对水电站过渡历程的仿真浅析,观察到了水电站过渡历程中一些动态工况参数随时间变化的规律,得到了以下结论和成果:(1)甩负荷过渡历程与减负荷过渡历程,会引起水轮机组与压力管道系统中各个工况参数的剧烈变化,譬如系统水压升高和机组转速上升。过渡历程中导水机构动作后,系统中水压变化以波的形式以水轮机进口处分别向上下游传播;在导叶动作完毕后,水压开始在上下游水头附近振荡,并由于管道的摩阻衰减。(2)导叶直线关闭规律与折线关闭规律比较,在全关时间Ts相同的情况下,导叶直线关闭规律对系统压力上升有很好的制约,折线关闭规律对于机组转速上升有很好的制约;增大机组转动惯量,对于甩负荷过渡历程中的机组转速上升有很好的制约,对于小波动过渡历程中系统的稳定性有很大提升。(3)在仿真浅析结论的指导下,运用MATLAB优化工具箱,对水电站甩负荷过渡历程中导叶关闭规律进行了优化。(4)根据仿真浅析成果,提出了改善水电站过渡历程品质、保证水电站安全运转的一些有效措施(如优化导叶制约规律、增大机组转动惯量、缩短压力管道长度或设置调压室、设置调压阀等)。关键词:水电站过渡历程论文内特性论文仿真浅析论文优化论文

    摘要5-7

    ABSTRACT7-12

    第一章 绪论12-16

    1.1 引言12

    1.2 水电站过渡历程的主要类型12

    1.3 探讨水电站过渡历程的目的与作用12-13

    1.4 水电站过渡历程探讨近况13-14

    1.5 探讨的内容与策略14-16

    第二章 水电站过渡历程计算的基本论述16-29

    2.1 水电站过渡历程的主要工况参数16

    2.2 水电站压力管道中水流的基本方程16-18

    2.2.1 管壁与水体的弹性变形方程16-17

    2.2.2 水流的连续性方程17

    2.2.3 管道水流的运动方程17-18

    2.3 水轮机工作的广义基本方程式18-19

    2.4 水轮机动态工况参数的剖析表达式19-21

    2.4.1 轴流式水轮机动态工况参数的剖析表达式19-21

    2.4.2 混流式水轮机动态工况参数的剖析表达式21

    2.5 水轮机组转动部分的运动方程式21-22

    2.6 水电站过渡历程的数值计算策略22-25

    2.6.1 特点线法22-23

    2.6.2 有限差分方程23-25

    2.7 水电站过渡历程的边界条件25-29

    2.7.1 上游端水位不变的水库25-26

    2.7.2 下游端水位不变的水库26

    2.7.3 下游端设阀门26-27

    2.7.4 下游端为反击式水轮机27-29

    第三章 水电站过渡历程基于内特性剖析的计算策略29-39

    3.1 水电站各种过渡历程的历程浅析29-32

    3.1.1 机组起动过渡历程30

    3.1.2 机组停机过渡历程30

    3.1.3 机组增负荷过渡历程30

    3.1.4 机组减负荷过渡历程30-31

    3.1.5 甩负荷过渡历程31

    3.1.6 紧急事故停机过渡历程31

    3.1.7 飞逸与退出飞逸过渡历程31

    3.1.8 发电转同步调相的过渡历程31-32

    3.2 水电站过渡历程计算中的内特性法32-33

    3.2.1 基于水轮机模型完整综合特点曲线的外特性法32-33

    3.2.2 基于水轮机内部特性求解水电站过渡历程的计算策略33

    3.3 基于内特性的甩负荷过渡历程计算33-36

    3.3.1 基于内特性的甩负荷过渡历程的基本方程组33-35

    3.3.2 基本方程组的求解策略35-36

    3.4 水电站增、减负荷过渡历程的计算36-37

    3.5 基于内特性的水轮机组起动过渡历程的计算37-39

    3.5.1 起动过渡历程中流量与摩阻力矩等参数的确定37-38

    3.5.2 基本方程组38-39

    第四章 MATLAB 在水电站过渡历程仿真浅析中的运用39-43

    4.1 计算机在水电站过渡历程探讨计算中的运用39

    4.2 MATLAB 介绍39-40

    4.3 MATLAB 在水电站过渡历程仿真浅析中的运用40-43

    4.3.1 水电站过渡历程的 MATLAB 仿真浅析40-41

    4.3.2 MATLAB 优化工具箱在导叶制约规律优化中的运用41-43

    第五章 水电站过渡历程实例仿真43-55

    5.1 水电站甩负荷过渡历程仿真浅析43-46

    5.1.1 甩负荷过渡历程初始数据43-44

    5.1.2 甩负荷过渡历程仿真计算结果44-46

    5.2 甩负荷过渡历程运用导叶折线关闭规律的仿真浅析46-49

    5.2.1 甩负荷过渡历程初始数据46-47

    5.2.2 甩负荷过渡历程仿真计算结果47-49

    5.3 增大机组转动惯量的甩负荷过渡历程仿真计算49-51

    5.4 水电站突减负荷过渡历程仿真计算51-53

    5.5 实例仿真结果比较浅析53-55

    第六章 水电站过渡历程的安全制约55-58

    6.1 水电站过渡历程对安全运转的影响55-56

    6.2 水电站过渡历程的安全制约56-58

    第七章 结论与展望58-60

    7.1 结论58-59

    7.2 展望59-60

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