[發明專利]軸流貫流式水輪機組調節保證數值計算方法及系統

有效

• 申請號: 202011357067.2
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112487733B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 桂紹波;鄭濤平;胡定輝;劉景旺;陳冬波;鄒海青;彭志遠
• 申請（專利權）人: 長江勘測規劃設計研究有限責任公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;F03B3/18;F03B15/00;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安;劉琳

1.一種軸流貫流式水輪機組調節保證數值計算方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：

1)計算初始工況點的水輪機水頭、水輪機單位出力、導葉開度和槳葉開度、水輪機流量；

2)設定水輪機水頭和轉速迭代初值，根據槳葉和導葉關閉規律計算導葉和槳葉開度；

3)計算水輪機瞬時轉速n_p：

其中，n_o表示上一時刻(t-Δt)水輪機瞬時轉速，N₀表示上一時刻(t-Δt)水輪機瞬時出力，N_t表示水輪機軸出力，WR²表示水輪發電機組的慣性矩，t表示時間，Δt表示公共時間步長；

4)判斷水輪機瞬時轉速|n_w－n_p|/Δt≥0.01，n_w為轉速收斂調節預估值，是則返回步驟2)，否則前往步驟5)；

5)計算水輪機的流量和軸向水推力；

6)重復步驟2)～5)直至時間t達到預設值；

步驟2)中根據槳葉和導葉關閉規律計算導葉和槳葉開度分為三種情況：

a)當調速系統發生故障且故障來源于轉輪槳葉系統時，轉輪的槳葉保持不動，即在整個過程中處于定槳工況，轉輪葉片角度為常數，采用定槳曲線處理；

b)當轉輪葉片的轉動角度達到1°/s以上，認為水輪機處于協聯工況運行，采用協聯關系的綜合特性曲線處理；

c)當軸流轉槳式水輪機槳葉角度在0～1°/s之間變化時，水輪機在過渡過程期間將發生協聯失調現象，即水輪機運行于協聯解列工況，采用非協聯關系的綜合特性曲線處理。

2.根據權利要求1所述的軸流貫流式水輪機組調節保證數值計算方法，其特征在于：水輪機模型試驗測量得到的已知相鄰時間間隔的槳葉角分別為且有：為待求過渡過程某一中間t時刻的槳葉角度，假設：采用插值方法，根據已經通過試驗得到的不同槳葉角度定槳非協聯關系的綜合特性曲線，插值求出當前槳葉角度為的水輪機定槳特性曲線，水輪機模型單位參數計算方法為：

其中，N₁₁表示水輪機單位出力，Q₁₁表示水輪機單位流量。

3.根據權利要求1所述的軸流貫流式水輪機組調節保證數值計算方法，其特征在于：所述步驟3)中水輪機軸出力N_t的計算方法為：

其中，N₁₁表示水輪機單位出力，D₁表示水輪機進口轉輪直徑，H_t表示水輪機工作水頭。

4.根據權利要求1所述的軸流貫流式水輪機組調節保證數值計算方法，其特征在于：所述步驟5)中，當導葉開度a大于0.01時，采用下式計算：

F_thrust＝F′_thrust·D₁²·H_t

其中，F′_thrust表示水輪機單位軸向水推力，D₁表示水輪機進口轉輪直徑，H_t表示水輪機工作水頭，F_thrust表示水輪機軸向水推力。

5.根據權利要求1所述的軸流貫流式水輪機組調節保證數值計算方法，其特征在于：所述步驟5)中，當導葉開度a小于0.01時，利用基于水輪機力矩和出力計算，具體計算方法如下：

其中，F_thrust表示水輪機軸向水推力，N_t表示水輪機出力，n表示水輪機轉速，r表示等效半徑，δ₀表示葉片安放角，表示槳葉角度，ω表示旋轉角速度。

6.根據權利要求1所述的軸流貫流式水輪機組調節保證數值計算方法，其特征在于：所述步驟5)中還包括計算調速器控制方程，計算預想出力對應的機組導葉和槳葉角度及性能參數。