水輪機(jī)模型綜合特性建模及機(jī)組過渡過程計(jì)算研究.pdf

1、水輪機(jī)是電力生產(chǎn)中的重要?jiǎng)恿υO(shè)備之一，水輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到水電站的安全運(yùn)行。我國是水電大國，擁有眾多投產(chǎn)發(fā)電或者正在建設(shè)的大中型水電站，對(duì)水輪機(jī)的特性進(jìn)行全面細(xì)致的研究具有重要的工程意義。水輪機(jī)內(nèi)部的水力流動(dòng)非常復(fù)雜，通過模型試驗(yàn)得到的模型綜合特性曲線主要反映了水輪機(jī)在高效率工況區(qū)的靜態(tài)特性，而水輪發(fā)電機(jī)組控制與水電站過渡過程計(jì)算等研究中需要考慮水輪機(jī)全特性，這就要求對(duì)模型綜合特性曲線進(jìn)行延伸和高精度數(shù)學(xué)建模。根據(jù)水輪機(jī)高效率區(qū)域

2、的特性曲線、飛逸特性曲線和零開度時(shí)的轉(zhuǎn)矩特性曲線，結(jié)合混流式水輪機(jī)的流場分析理論和大量的模型試驗(yàn)得到水輪機(jī)特性參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展水輪機(jī)高效率區(qū)的特性，并建立基于雙三次B樣條的水輪機(jī)全特性數(shù)學(xué)模型。
　　混流式水輪機(jī)最為常見，應(yīng)用上述理論與方法獲得典型比轉(zhuǎn)速的混流式水輪機(jī)全特性并建立了混流式水輪機(jī)全特性通用數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而應(yīng)用最優(yōu)工況點(diǎn)一致原則實(shí)現(xiàn)了對(duì)任意比轉(zhuǎn)速混流式水輪機(jī)的特性適用。
　　水輪機(jī)組的過渡過程計(jì)算包

3、括建模與求解兩部分。水輪機(jī)非線性模型、壓力引水管道時(shí)滯模型、發(fā)電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)方程可以在數(shù)學(xué)上抽象成一個(gè)由常微分方程和代數(shù)方程組成的微分-代數(shù)方程組，即DAE（differential algebraic equation）。從而將過渡過程計(jì)算的求解問題轉(zhuǎn)換成求解DAE的問題，運(yùn)用直接離散化方法、消元法或者直接調(diào)用ODE求解器的方法來求解這類Hessenberg-1型DAE問題?？紤]到不同DAE系統(tǒng)的剛性強(qiáng)弱，深入研究最有效的求