調節(jié)保證計算案例

1、調節(jié)保證計算案例一、調節(jié)保證計算的任務和計算標準1、調保計算的任務電站在運行過程中，常會由于各種事故，機組突然與系統(tǒng)解列，從而造成甩 負荷。在甩負荷時，由于導葉迅速關閉，水輪機的流量會急劇變化，因此在水輪 機過水系統(tǒng)內會產(chǎn)生水擊，調節(jié)保證計算就是在初步設計階段計算出上述過程中 最大的轉速上升及最大的壓力上升值。調節(jié)保證計算一般應對兩個工況進行，即 計算設計水頭和最大水頭甩全負荷的壓力上升和速率上升，并取其大者。2、調節(jié)計算的標準：1)壓力變化計算標準：機組甩全負荷時蝸殼允許的最大壓力升高E max，一般發(fā)生在最大水頭下當Hr =40 -100時，max E50-30%,設置調壓閥時 E max

2、 0.2Hmax=16.13%尾水管的真空度應小于89m輸水管道內不允許出現(xiàn)任何負壓2、轉速變化計算標準當機組容量占電力系統(tǒng) 運行總容量的比重大且擔任調峰調頻時，B maxV J 經(jīng) Q J(0_2 R - r 2 二1.42 LtW =1 6.5 4 2 6.5 4 (2m2/s)蝶閥后漸變段出口至蝸殼進口斷面QrV 2二 r33.602二 1.184= 7.629 m/s LT5Vt5 =4.6 7.629 =35.0 9(m2/s)二LTVT-、LtiVti二.LT2VT2二LT3VT3二Lt 4V T 4 二LT5VT5二 774.81168.424137.69 6.54235.0 9

3、 2 1 1 2.2 7 82、蝸殼段取進口斷面平均流速 乂二6.24（m /s）Lc15 aa?3莎2 七 a2 a3a22 無)3.756(m)pj：1 ：2289.615226.441 63.1749801000= 983.87 m/s上式中：Lc-蝸殼為中心線的長度（m）a-各斷面中心矩3、尾水管段1）直錐段：進口斷面流速4Qr2 : d233.60 42:1.945=11.308(m/s)出口斷面流速4Qr2二 D433.58 42:2.43二 7.244(m/s)則送 Lb1Vb1 =h3V1 +仏=1.9224 沃 11.308 + 7.244 =17.832(m2/s)2 22

4、)肘管段出口斷面流速Q(mào)rV2 V3.二.Lb2VB2 = Lb2_2= 4.3668 7244 56452-28.15(m /s)33=5.649(m/s)B5館4.932 1.206由量測法得幾何尺寸LB2 = 4.3668 m擴散段出口斷面流速V4Qr33.604.932 2.358= 2.889(m/s)Lb3V B3-Lb3V3 V4= (8.1 -3.15) 5.645 2889 =21.121(m2/s)尾水管LBVB 八 LB1VB1 LB2VB2 LB3VB3 =21.121 28.15 17.832 = 67.103(m2/s)4、整個引水系統(tǒng)2LV 八 LtVt LcV x

5、 LbVb =1122.378 85.837 67.103 = 1275.318(m /s)L，Lt Lc Lb =289.615 13.756 1.9224 4.3668 4.95 = 314.6278m L 314.6278三、管道特性系數(shù):1、壓力管道水力損失計算1)分叉管前 本電站采用鋼筋混凝土管，查水輪機設計手冊P169表4-2可得,采用無抹灰面層的,其當量粗糙度 二0.7(mm)Revd 3.422 51.01 106=16.94 106 2320為紊流ks0.75000曲查參水力機械168頁圖4.19, 得入=0.0135 查參水輪機設計手冊表8-22得：攔污柵、無修圓進口、彎管

6、的局部損失系數(shù)分別為 1.3、0.5、0.082hw1d 2gVg226 4413 422l 2 * * *何13* 九。.5 ooy462)漸變段水力損失E =0.16hw2 二乞2g2 9.81 一 0.0553）漸變段出口至蝶閥損失Revd 5.456 2.8 =15 1062320為紊流6y 1.01心0ks蝶閥損失系數(shù)查得E=0.1 0.3hw32 2丄 V_ V_d 2g2g225.2355.4562-(0.0150.2)0.5092.82 漢 9.814)主閥之后漸變段損失2 2匕=0.16hw必716氓2g2 9.81 一 0.33-072.5 10*查得愛-0.0152800

7、5）主閥后鋼管水平段Revd 7.629 2.3681.01 106= 17.9 106 2320為紊流ks _ 0.7d 2368= 2.96 10,查得，=0.0136hw5Ho 二 Hp：h 二 69.2 3.424 二 72.624TwgHo1281.89.81 72.641= 1.8(s)0V3、管道特征系數(shù)的確定:一、apjVo984.575 3.905P = 2.5942gH02 9.81 72.624I LVTwgHTfTf調保計算標準 =0.50.3，從P149圖5-8可查得Ts約為46s之間，故取Tf 為 4.0,5.0 , 5.5, 6.0s可得：(T =0.45, 0.

8、36, 0.3273, 0.3四、壓力上升計算彈性波在壓力管道內往返一次所經(jīng)歷的時間TrT旦rapj2 295.215984.5750.6s由于采用的Tf時間均大于Tr故發(fā)生間接水擊，由于甩全負荷 0 =1,則匸.0 =2.277 1 =2.2771.5,故最大水錘出現(xiàn)在末相，查水力機械211頁，壓力管道、蝸殼壓力 上升及尾水管壓力下降按下式計算并寫入表中，如下表：計算公式為：Jmax4)-LtVtmaxmax LbVb2g上式中：Hs-吸出高度（m）V2 -尾水管進口流速（m/s）E max-包括上述工LV的整個引水系統(tǒng)的壓力上升，查7175頁，對混流式機組一般為1.2 EH b -尾水管真

9、空度，查水力機械175頁，不大于8m計算結果列于下表中表7-1管道壓力上升表Ts(s)CTE mE max引水管道壓力上升蝸殼壓力上升尾水管壓力上升E m HtE c HcE B HbHb40.450.56250.6750.591142.9280.639746.45640.03532.56436.570350.360.43060.61670.452432.85790.489735.56150.0271.96295.96895.50.32730.38520.46230.404829.39850.438131.81660.02421.75755.763560.30.3480.41760.36572

10、6.5560.395828.74460.02181.58325.5892五、轉速升高計算1. 機組一般在設計水頭下發(fā)生最大轉速上升，所以在設計水頭下進行轉速上 升計算，據(jù)參7180頁進行估算甩負荷前單位轉速niir=81.14 r/mi n,甩負荷后的單位飛逸轉速n iir=150.4r/minne“1Rn11r150.481.14= 1.854機組慣性時間常數(shù)GD2n2365N2= 5.243 s340.21 3750.8365 20000滯后時間Tq =(0.1 -0.3) (0.01 -0.03)Ta =0.2 0.02 5.243 = 0.3049轉速上升一 1 訃“Ta其中：f -考

11、慮了水錘壓力的影響系數(shù)C-考慮水輪機飛逸特性影響系數(shù)C J廠y1ne Y:2述Y 2Ta(105y)計算結果如下表：表7-2轉速上升表Tff =1+bTa =GD 2n02Py =fTa +2AtTy1+ne-1B -廠 max 1.10卩=4回YT.-12Ta(1+O.50y)盤=0.4(s)365N041.455.2430.49080.64810.33880.372751.365.2430.55360.62020.36980.40685.51.32735.2430.58390.60760.38440.42286.00.35.2430.61390.59551.39830.4381由以上兩張表

12、格分析，5.5、6s均未超過蝸殼壓力升高和轉速升高要求，但 5s時壓力升高較大，6s時轉速升高較大，最大水頭下可能發(fā)生壓力升高或轉速 升高超過計算標準，綜合考慮初步取 Ts=5.5s7.2.2最大水頭甩全負荷的計算在最大水頭下時，機組的單位轉速為 75.16r/min，在其模型綜合特性曲線上找該單位轉速與出力限制線的交點，得出模型的效率M =88.4%，該效率加上修正值2%即可得到真機的效率為t =90.4%，由此公式可得：Q11巳9.81D12Hmax15 t200009.81 1.82 80.660.904 0.96= 1.001(m3/s)Q =QiiDHmax 1.001 1.82 .

13、80.66 =29.125(m3/s)一、各部分刀LV的計算1、引水管分叉管前Vt4Q4 29.125二 2.52=1.485(m/ s)、LtVt -226.41 1.485 = 336.219(m2/s)漸變段V些 色 嚴25 22 嚴)=3.181(m/s)2 1收 町丿 2 jix2.52 兀 x1.42、LT2Vt2 =37.94 3.181 =117.95(m2/s)笙二嚴 Y732 m/s漸變段出口至蝶閥2 =r :1.4 Lt3VT3 = 25.235 4.732 =119.422(m2/s)蝶閥后漸變段丄(29.12529.1252) =5.674(m/s)2 二 1.42-

14、 1.1842、LT4VT4 =1 5.674 =5.974(m2/s)蝶閥后漸變段出口至蝸殼進口斷面2r : 1.184Lt5Vt5 =4.6 6.617 =30.436(m2/s)LtVt八Lt1Vt1亠 JLt2Vt2亠-Lt3Vt3亠 JLt4VT4 亠-LtsVts= 336.219 117.95 119.4225.67430.432 6096 952、蝸殼段取進口斷面平均流速Vc = K H max = 0.875. 80.66 二 7.858(m /s)15aia 23Lc 2二(亠 a2 a3a22 上)=12.617(m)36022則、LcVc =12.617 7.858 =

15、99.144(m2/s)上式中：Lc -蝸殼為中心線的長度（m） a-各斷面中心矩3、尾水管段1）直錐段：進口斷面流速V1 =4Qr2二 d229.125 42二 1.88-10.497( m/s)出口斷面流速4Qr2二 d429.125 4 = 6.283(m/s)-2.432則 Lb1Vb1 =h3V-V2 =1.945 10497=16.276(m2/s)2 22) 肘管段出口斷面流速Q(mào)r 29.125V34.896(m/s)B5h64.896 1.215由量測法得幾何尺寸LB2 = 4.204m則 Lb2Vb2二 Lb2V2 V3= 4.2046.259 4.8962= 23.5(m2

16、/s)3) 擴散段Qr29 125出口斷面流速 V4Q-仝一52.709(m/s)B5h54.8962.196則 Lb3Vb Lb3VV =(8.1 -3.276) 4.896 2.709 = 18.343(m2/s)2 24) 尾水管 LbVb 二 LB1VB1 LB2Vb2 、LB3VB3 =16.276 23.5 18.343 = 58.119(m2 / s)4、整個引水系統(tǒng) LV =為 LtVt LcVc LbVb =609.695 99.144 58.119 = 766.958(m2/s) LLT LC LB =295.186 12.617 1.945 4.204 4.824 = 3

17、18.775Vo766.958318.775=2.406(m/s)二、管道特性參數(shù)的確定1、水流慣性時間常數(shù)Tw、LVgH max766.9589.81 80.66-0.97(s)2、導葉最短關閉時間確定在最大水頭33.8(m)時相應的最短關閉時間TfTf=1(Ts -1)a0Ma0 max-1(5.5-1)19.645.79= 2.9262(s)上式中：aM為最大水頭工況下的模型導葉開度，由該工況點的n1175.16(r/mi n)和 Qu =1.001(m3/s)，在 HL260/74 模型綜合特性曲線是查得，aM =19.6(mm)，aM max為與真機最大可能開口相應的模型開口。查水力

18、機械P132可得，其中:D0 =1.16D1 : 1.62(m)a。二 D1 : 1.816二 353.25(mm)查水力機械224頁可得:_ D0M Z0a0M maxa0D0Z0M0.35 16 353.25 =45.79(mm)1.8 243、確定管道特征系數(shù)apjV02gH；984.575 2.4062 9.81 80.66= 1.4969 LVgHTfTf0.972.2962二 0.3316三、壓力上升計算19 619 6.0,則二 0=1.49690.641： 1.045.7945.79查閱水電站設計手冊174頁，最大水擊壓力發(fā)生在第一相水錘相tr=2、-Lai=2 (226.44

19、198068.7741000)=0.6(s)則第一相末水輪機相對開度0.60.3195.5tr 19.6-0T 45.79= 2(。二12- .Co * 二12)2 - o12)=2 1.4969 (0.428 1.4969 0.319 (0.428 1.4969 0.3192)2 - 0.4282 0.3192) 二 0.2245式中：0-導葉初始開度max -1.2 1.2 0.2245 = 0.2694、LtVt 、LcVc瓦LV匕max609.695 99.1440.2694 二 0.3499748.355He 二 cH。=0.3499 80.66 = 28.233(m)蝸殼內最大承受壓力為：Hcmax 二H0 Hc =80.66 28.