02 -會(huì)議以閥代井

新疆卡依爾特水電站

“以閥代井”研究中國水利水電科學(xué)研究院天津電氣科學(xué)研究院有限公司新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究2/70

內(nèi)容結(jié)構(gòu)概述1探討“以閥代井”問題全新的技術(shù)基礎(chǔ)2若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例3卡依爾特電站動(dòng)力學(xué)計(jì)算及其基本結(jié)論4結(jié)論及建議52023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究3/70電站基本參數(shù)額定水頭

：158.5m最大水頭

：173.46m最小水頭

：150.58m額定流量

：2×31.75m3/s+1×14.19m3/s額定轉(zhuǎn)速

：333r/min+500r/min裝機(jī)容量

：2×45MW+1×20MW機(jī)組慣量

：1100t.m2+135t.m2電站投資方：新疆連合電力開發(fā)公司2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究4/70項(xiàng)目基本依據(jù)2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究5/70項(xiàng)目基本依據(jù)《水利電力部文件(77)水電技字第83號(hào)》指出“以閥代井”技術(shù)在中小型水電站中推廣應(yīng)用；龍?jiān)此娬局饕獏?shù)：1973年列為“以閥代井”試點(diǎn)工程，1976年通過驗(yàn)收。其中：引水隧洞和鋼管全長1950米,設(shè)計(jì)水頭83米,安裝3臺(tái)HL638-WJ-60型1.6Mw水輪發(fā)電機(jī)組及3臺(tái)國產(chǎn)TFW-400型調(diào)壓閥,單機(jī)額定流量為2.2m3/s。2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究6/70項(xiàng)目基本依據(jù)西耳河水電站主要參數(shù)：1973年列為“以閥代井”試點(diǎn)工程；1981年正式并網(wǎng)發(fā)電，裝機(jī)4*12.5Mw，調(diào)壓閥從瑞士引進(jìn)。水電站Hp=109米；洞長L=2.4Km，原設(shè)計(jì)調(diào)壓井直徑D=9米。2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究7/70探討“以閥代井”問題全新的技術(shù)基礎(chǔ)我國水輪機(jī)控制技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平(1)采用國際知名品牌的工業(yè)控制機(jī)(IPC)；(2)采用了電子調(diào)節(jié)器加電液隨動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式；(3)采用比例伺服閥作為調(diào)速器電液轉(zhuǎn)換部件；(4)步進(jìn)電機(jī)、交、直流伺服電機(jī)作為調(diào)速器的電/機(jī)轉(zhuǎn)換部件；(5)我國具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的水輪機(jī)控制設(shè)備試驗(yàn)用實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)成功研制并得到普遍應(yīng)用。2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究8/70探討“以閥代井”問題全新的技術(shù)基礎(chǔ)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化工作是這個(gè)行業(yè)發(fā)展的最生動(dòng)的標(biāo)志。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上較好地實(shí)現(xiàn)國際接軌，指導(dǎo)和推動(dòng)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展。國際著名仿真軟件Matlab工具得到較廣泛的應(yīng)用。三峽地下廠房、溪洛渡、向家壩等大型骨干水電廠調(diào)速設(shè)備實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，并通過驗(yàn)收鑒定更是這個(gè)領(lǐng)域典型標(biāo)志。綜上所述，整體行業(yè)的這些十分雄厚的學(xué)術(shù)積淀，構(gòu)成現(xiàn)在積極解決新疆卡依爾特水電站“以閥代井”問題的堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究9/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例1楊村水電站G1調(diào)速器現(xiàn)場試驗(yàn)研究楊村水電站基本參數(shù)電站形式：引水式額定轉(zhuǎn)速：500rpm機(jī)組單機(jī)容量：22.68MW機(jī)組臺(tái)數(shù)：3設(shè)計(jì)水頭：119.0m最大水頭：132.9m最小水頭：115.8m水流慣性時(shí)間常數(shù)25s2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究10/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例1楊村水電站水輪機(jī)基本參數(shù)型號(hào)HLA630-LJ-152設(shè)計(jì)流量20.514m3/s導(dǎo)葉接力器型式直缸式導(dǎo)葉接力器活塞直徑80mm導(dǎo)葉接力器行程140mm個(gè)數(shù)2調(diào)壓閥接力器型式直缸式調(diào)壓閥接力器活塞直徑400mm調(diào)壓閥接力器行程148mm調(diào)壓閥制造廠家哈爾濱電機(jī)廠2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究11/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例1楊村水電站發(fā)電機(jī)基本參數(shù)型號(hào)SF22—12/3480勵(lì)磁方式自并勵(lì)機(jī)組飛輪力矩200t·m2機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)6s制造廠家哈爾濱電機(jī)廠2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究12/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例1楊村水電站調(diào)速器基本參數(shù)測頻方式殘壓測頻+齒盤測速電源電壓交流：220V直流：220V供電方式交/直流互為備用人工轉(zhuǎn)速死區(qū)范圍0～0.7%協(xié)聯(lián)方式液壓同步額定輸出流量560L/min配壓閥直徑80mm配壓閥最大行程±18mm額定油壓4.0MPa2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究13/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例1導(dǎo)葉接力器關(guān)閉時(shí)間、調(diào)壓閥接力器開啟、關(guān)閉時(shí)間測定2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究14/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例1開機(jī)過程試驗(yàn)2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究15/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例1空載頻率擾動(dòng)試驗(yàn)2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究16/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例1甩25%負(fù)荷試驗(yàn)2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究17/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例1甩75%負(fù)荷試驗(yàn)2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究18/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例1甩100%負(fù)荷試驗(yàn)2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究19/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例1孤網(wǎng)調(diào)節(jié)模擬試驗(yàn)2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究20/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例2巴基斯坦PEHUR電站基本參數(shù)描述單位參數(shù)混凝土鋼襯內(nèi)徑及長度m3.1/4690主壓力鋼管內(nèi)徑及長度m2.0/108岔管直徑及長度m1.5/5.0(1#,2#機(jī))2.0/6.0(3#機(jī))最大引用流量m3/s28.32前池最高水位masl472.57前池最低水位masl421.412023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究21/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例2巴基斯坦PEHUR電站基本參數(shù)描述單位參數(shù)尾水最高水位masl381.95尾水最低水位masl379.18水機(jī)安裝高程masl382.87廠房尺寸(LxW)m×m51.3×15.6額定凈水頭m68m(1#,2#機(jī))44m(3#機(jī))最高水頭m85最低水頭m292023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究22/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例2巴基斯坦PEHUR電站基本參數(shù)描述單位參數(shù)裝機(jī)容量MW18水輪發(fā)電機(jī)組型號(hào)1#,2#機(jī)HLA384-WJ-114SFW-J6000-10/21503#機(jī)HLA551-WJ-140SFW-J6000-16/28402023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究23/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例2巴基斯坦PEHUR電站基本參數(shù)額定轉(zhuǎn)速rpm600（1#,2#機(jī)）375（3#機(jī)）機(jī)組GD2T-m225（1#,2#機(jī)）67（3#機(jī)）機(jī)組慣性時(shí)間Ta1s3.97機(jī)組慣性時(shí)間Ta2s4.18水流慣性時(shí)間Tw1s20.86水流慣性時(shí)間Tw2s24.952023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究24/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例2巴基斯坦PEHUR電站基本參數(shù)調(diào)壓閥型號(hào)TFL750/220(1#,2#機(jī))TFL850/220(3#機(jī))調(diào)壓閥通徑mm750mm(1#,2#機(jī))850mm(3#機(jī))調(diào)壓閥行程mm220mm調(diào)壓閥泄流量m3/s8.0m3/s(1#,2#機(jī))10.2m3/s(3#機(jī))2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究25/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例2調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究26/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例2甩全負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)葉和調(diào)壓閥關(guān)閉過程特性圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究27/70巴基斯坦PEHUR水電站甩部分負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)葉和調(diào)壓閥關(guān)閉過程特性圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究28/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例2巴基斯坦PEHUR電站調(diào)速器甩25%負(fù)荷試驗(yàn)曲線2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究29/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例2

巴基斯坦PEHUR電站調(diào)速器甩100%負(fù)荷試驗(yàn)曲線2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究30/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例3澳大利亞阿萊蒙舒曼水電站基本參數(shù)工況換算前換算后上游水位1267ft(發(fā)洪水時(shí))386.1816m1250ft(水量充滿)381m1240ft(水量最低)377.952m放水工況760ft(發(fā)洪水時(shí))231.648m724ft(全負(fù)荷運(yùn)行)220.6752m718ft(停止工作時(shí))218.8464m最大靜落差532ft162.15m水壓管長度25556ft7789.47m2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究31/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例3水輪機(jī)自動(dòng)操作說明圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究32/70若干“以閥代井”的典型工程實(shí)例4澳大利亞阿萊蒙舒曼水電站基本參數(shù)工況換算前換算后上游水位1572ft(發(fā)洪水時(shí))479.1456m1550ft(水量充滿)472.44m1510ft(水量最低)460.248m放水工況755ft(發(fā)洪水時(shí))230.124m725ft(水量充滿)220.98m711ft(水量最低)216.7128m最大靜落差825ft251.46m水壓管長度15150ft4617.12m2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究33/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)

動(dòng)力學(xué)計(jì)算計(jì)算用水輪機(jī)特性參數(shù)表額定工況空載工況ey0.6361.27ex-1.251-0.91eh1.6260.46eqy0.6921.18eqx-0.366-0.04eqh0.6820.082023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究34/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)

動(dòng)力學(xué)計(jì)算引水系統(tǒng)及機(jī)組特性參數(shù)表特性系統(tǒng)數(shù)值單位Ta7.44sTr14.44sTw111.920sTw22.616sTe410s2023/1/1811:36:17燕山大學(xué)碩士學(xué)位論文答辯35/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算帶有調(diào)壓井的系統(tǒng)仿真框圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究36/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算帶有調(diào)壓井(直徑16m)負(fù)載工況系統(tǒng)響應(yīng)索引圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究37/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算10%負(fù)荷擾動(dòng)轉(zhuǎn)速、水頭、轉(zhuǎn)矩、接力器位移響應(yīng)過程圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究38/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算剛性水錘情況下系統(tǒng)仿真框圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究39/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算剛性水錘、負(fù)載工況下系統(tǒng)響應(yīng)索引圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究40/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算10%負(fù)荷擾動(dòng)轉(zhuǎn)速、水頭、轉(zhuǎn)矩、接力器位移響應(yīng)過程圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究41/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算以接力器開度為目標(biāo)的一次調(diào)頻2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究42/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)一次調(diào)頻p(t)過程(a)2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究43/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)一次調(diào)頻p(t)過程(b)2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究44/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)一次調(diào)頻p(t)過程(c)2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究45/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)一次調(diào)頻p(t)過程(d)2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究46/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算彈性水錘與剛性水錘計(jì)算對(duì)比所用參數(shù)bp0eqy(空載)1.18bt1eqy(負(fù)載)0.692Tn1en(空載)0.91Td12en(負(fù)載)1.251Ta7.44eh(空載)0.46Tw14.536eh(負(fù)載)1.626Ty0.2eqh(空載)0.682ey(空載)1.27eqh(負(fù)載)0.08ey(負(fù)載)0.6362023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究47/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算10%負(fù)荷擾動(dòng)空載工況頻率響應(yīng)過程圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究48/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算10%負(fù)荷擾動(dòng)空載工況水頭響應(yīng)過程圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究49/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算10%負(fù)荷擾動(dòng)負(fù)載工況頻率響應(yīng)過程圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究50/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算10%負(fù)荷擾動(dòng)負(fù)載工況水頭響應(yīng)過程圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究51/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算兩種水擊模型時(shí)域分析比較圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究52/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算新疆卡依爾特水電站帶調(diào)壓井時(shí)接力器波動(dòng)周期表16m調(diào)壓井----負(fù)載工況16m調(diào)壓井----空載工況Td=8Td=12Td=16Td=8Td=12Td=16bt=1.0482487492bt=1.0441441442bt=1.5489492498bt=1.5441442443bt=2.0494501502bt=2.044244344312m調(diào)壓井----負(fù)載工況12m調(diào)壓井----空載工況Td=8Td=12Td=16Td=8Td=12Td=16bt=1.0441441442bt=1.0299300300bt=1.5441442443bt=1.5300301301bt=2.0442443444bt=2.03013023022023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究53/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算系統(tǒng)bt,Td震蕩周期數(shù)量級(jí)為四百余秒；調(diào)壓井面積越大震蕩周期越長；當(dāng)參數(shù)組合增加一倍震蕩周期不變；可見這種低頻震蕩現(xiàn)象與鎮(zhèn)定環(huán)節(jié)參數(shù)無關(guān)；機(jī)組負(fù)載比空載時(shí)的震蕩周期長；2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究54/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算新疆卡依爾特水電站帶調(diào)壓井時(shí)接力器波動(dòng)周期表空載工況負(fù)載工況Td=8Td=12Td=16Td=8Td=12Td=16bt=1.00.12030.10660.1007bt=1.00.08490.07830.0753bt=1.50.09920.09190.0886bt=1.50.06870.06530.0637bt=2.00.09150.08650.0842bt=2.00.0680.06620.06542023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究55/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算在沒有調(diào)壓井時(shí)的穩(wěn)定域內(nèi)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)要素統(tǒng)計(jì)表中載有轉(zhuǎn)速超調(diào)量與緩沖器參數(shù)的關(guān)系統(tǒng)計(jì)。在給定的參數(shù)范圍內(nèi)在滿負(fù)載和空載工況轉(zhuǎn)速超調(diào)量基本上隨bt的增大而少許減少；同樣，在給定bt條件下隨Td的增大而少許減少。2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究56/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算由附錄3圖7.2.1即可明顯看出在沒有調(diào)壓井的條件下，在Tn=1.0s條件下bt,Td參數(shù)平面上bt>1.0s,Td=8s時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定。在bt>1.0s,Td=8s時(shí)過渡過程震蕩次數(shù)較多；隨著Td=12，16s增大，系統(tǒng)變成僅有微震現(xiàn)象；bt>1.0s,Td=16s水輪機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有單調(diào)過程，詳見附錄3圖7.2.15；當(dāng)bt>1.5s,Td=16s時(shí)水輪機(jī)過渡過程變成非周期過程。2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究57/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算載于附錄3圖7.3.1可以看出在Tn=1s，bt>1s，Td=8s的參數(shù)條件下系統(tǒng)穩(wěn)定；當(dāng)bt=1s，Td=8s、12s、16s時(shí)水輪機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有單調(diào)過程，詳見附錄3圖7.3.3、圖7.3.9、圖7.3.15。這與圖3.5、圖3.6、圖3.7的關(guān)于理想水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)極點(diǎn)分部的分析相呼應(yīng)。得到的重要結(jié)論是在新疆卡依爾特水電站機(jī)組孤立運(yùn)行條件下無論滿負(fù)荷還是空載工況運(yùn)行時(shí)都存在有單調(diào)型過渡過程區(qū)，即通過真機(jī)試驗(yàn)可求取最優(yōu)參數(shù)使水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)有較好的速動(dòng)性。2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究58/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算

一次調(diào)頻計(jì)算框圖2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究59/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算1，計(jì)算時(shí)曾試圖將p路信號(hào)替代y路信號(hào)，整體系統(tǒng)立即發(fā)生發(fā)散型不穩(wěn)定現(xiàn)象；通過計(jì)算可以肯定過渡過程形態(tài)和速動(dòng)性與Tw密切相關(guān)；由所用數(shù)學(xué)模型可知過渡過程特性與Ta、en等發(fā)電機(jī)參數(shù)無關(guān)；2，設(shè)置bt=0.5，Td=1，2，3，4s；Tw=1,5,10,15,20s時(shí)計(jì)算在給定cx后的p(t)，計(jì)算結(jié)果分別示于圖8.2.2a)b)c)d)上；由圖4d)當(dāng)Td=1，Tw>10s,時(shí)系統(tǒng)震蕩；Tw=20s時(shí)系統(tǒng)發(fā)散，計(jì)算中斷；由圖4c)當(dāng)Td=2,時(shí)隨著Tw由10增大到20s時(shí)系統(tǒng)趨于大幅震蕩；隨著Td的增大系統(tǒng)穩(wěn)定性加強(qiáng)，過渡過程更近于非周期過程；如Td=4時(shí)，即使Tw=20s系統(tǒng)已沒有震蕩特性，Pfp值隨之減少；如果bt-Td過大，也可預(yù)見系統(tǒng)速動(dòng)性降低；2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究60/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算3,設(shè)置bt=0.35,Td=2，3，4，5s；Tw=1，5,10,15,20時(shí)計(jì)算在給定cx后的p(t),計(jì)算結(jié)果分別示于圖8.2.3a)b)c)d)上,與圖8.2.2對(duì)應(yīng)曲線相比較速動(dòng)性有所提高，但Tw=20；Td=5時(shí)過渡過程略略有一點(diǎn)超調(diào)量；在Td=2，Tw=20時(shí)過渡過程有明顯的超調(diào)量，而且震蕩特性明顯；bt=0.35是應(yīng)注意的參數(shù)折衷的參數(shù)，其適應(yīng)性較強(qiáng)；看起來在一次調(diào)頻時(shí)bt=不要過大，也不應(yīng)過小才能保證有較綜合的特性；2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究61/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算4,設(shè)置bt=0.20,Td=3，4，5s；Tw=1,5,10,15,20時(shí)計(jì)算在給定cx后的p(t),計(jì)算結(jié)果分別示于附錄3圖8.2.4上；由圖8.2.4a)當(dāng)Td=5，Tw>15~20s時(shí)系統(tǒng)震蕩；由圖8.2.4b)當(dāng)Td=4,時(shí)隨著Tw由10增大到20s時(shí)系統(tǒng)趨于大幅震蕩；由圖5c)隨著Tw增大,系統(tǒng)臨界不穩(wěn)定性，過渡過程更近于等幅震蕩。比較圖8.2.3和圖8.2.4可以明確看出系統(tǒng)的速動(dòng)性大大提高，但其趨于震蕩特性也加?。籦t由0.5降至0.2后其速動(dòng)性大幅提高約15s之多。其對(duì)bt的敏感程度大大提高。2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究62/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算若干“以閥代井”水電站重要參數(shù)表電站名稱楊村帕胡爾阿萊蒙舒曼威爾蒙特卡依爾特1單機(jī)容量22MW18MW58MW32MW45MW2額定水頭119m68m139m240.8m158.5m3隧洞長度5.754.8km7.8km6km7.2km4Tw25.0s21.2s----14.5s5Ta6.06.0s----7.4s2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究63/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算5,應(yīng)注意，附錄3圖8.2.2-8.2.4的計(jì)算是在本模型及理想水輪機(jī)條件下取得，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，由數(shù)學(xué)模型，m(p)及x均是正向相加的信號(hào)綜合并受ep特性的制約，轉(zhuǎn)速x的變化遠(yuǎn)小于功率p的變化，且能對(duì)縮短控制時(shí)間有積極作用。由于水輪機(jī)的嚴(yán)重非線性，需要在bt-Td參數(shù)平面上進(jìn)行仔細(xì)、廣泛的優(yōu)化試驗(yàn)以確定功率型一次調(diào)頻的運(yùn)行參數(shù)bt-Td?？赡苷纱艘颍墨I(xiàn)[6]提出了可實(shí)現(xiàn)變結(jié)構(gòu)的雙PID水輪機(jī)調(diào)節(jié)器,一路用于常規(guī)按導(dǎo)葉開度調(diào)節(jié)；另一路PI調(diào)節(jié)器用于功率型一次型調(diào)節(jié)器；在現(xiàn)場調(diào)試時(shí)容易找到保證調(diào)節(jié)穩(wěn)定性的整定參數(shù)，但要同時(shí)滿足一次調(diào)頻的其它響應(yīng)品質(zhì)有一定難度，試驗(yàn)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，即便在同一水頭下，好不容易在某試驗(yàn)工況點(diǎn)整定出同2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究64/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算時(shí)滿足穩(wěn)定性與一次調(diào)頻響應(yīng)性能的參數(shù)，在其他工況點(diǎn)效果又不好了，造成這種情況的主要原因是水輪機(jī)具有嚴(yán)重非線性隨工況的變化而改變?？傮w看，滿足文獻(xiàn)[7]的要求并不困難。似乎文獻(xiàn)[8]更嚴(yán)些，在一個(gè)過程中就提了三個(gè)指標(biāo)考核起來似乎更嚴(yán)些。6，水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的水擊現(xiàn)象構(gòu)成水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)；只要粗略比較附錄3上圖8.2.1；8.2.2；8.2.3；8.2.4就就可看出經(jīng)典系統(tǒng)的優(yōu)越性。借鑒其它領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)應(yīng)持慎重態(tài)度，推薦調(diào)速器行業(yè)廣泛采用函數(shù)發(fā)生器進(jìn)行校正方式，這在水輪機(jī)調(diào)速器行業(yè)業(yè)內(nèi)在設(shè)計(jì)、應(yīng)用方面有非?？煽?、成熟的經(jīng)驗(yàn)，即2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究65/70“以閥代井”水電站水輪機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算在導(dǎo)葉接力器回路結(jié)入P=f(H,y)函數(shù)發(fā)生器，即可實(shí)現(xiàn)即保留接力器反饋的所有優(yōu)越性，又可滿足極個(gè)別業(yè)主以功率信號(hào)為目標(biāo)的欲望，國外公司多把它放置在主配壓閥-主接力器隨動(dòng)系統(tǒng)反饋回路中(如ABB公司)。實(shí)際上功率傳感器精度、延時(shí)效應(yīng)、可靠性等都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)接力器位移傳感器。綜合起來看帶有功率校正的以開度為目標(biāo)的一次調(diào)頻遠(yuǎn)優(yōu)于以功率為目標(biāo)的一次調(diào)頻。有很多方案如圖圖4.11所示帶有p=f(H,y)校正以接力器行程為目標(biāo)的一次調(diào)頻結(jié)構(gòu)圖，也可以放置在調(diào)節(jié)器中，也可放置在指令端，甚至可放置在微機(jī)調(diào)節(jié)器輸出后與主配壓閥-導(dǎo)葉接力器隨動(dòng)系統(tǒng)反饋點(diǎn)間。2023/1/1811:36:17“以閥代井”可行性研究66/70結(jié)論及建議

1,通過計(jì)算實(shí)現(xiàn)“以閥代井”