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抽水蓄能機組過渡過程 版權信息
- ISBN：9787030538888
- 條形碼：9787030538888 ; 978-7-03-053888-8
- 裝幀：暫無
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
抽水蓄能機組過渡過程 本書特色
《抽水蓄能機組過渡過程》全面系統地介紹抽水蓄能機組過渡過程的基本理論、數值模擬、模型試驗和原型觀測，并列出我國數十臺不同比轉速水泵水輪機全特性曲線和數座抽水蓄能電站的基本資料、實測數據與模擬結果。《抽水蓄能機組過渡過程》分為12章，從水泵水輪機全特性空間曲面的構建與變化規律、基于水泵水輪機全特性空間曲面的過渡過程數值模擬與分析、基于水泵水輪機反S特性及脈動特性的導葉關閉規律優化、抽水蓄能電站調壓室設置條件與輸水管道系統布置準則、抽水蓄能機組過渡過程模型試驗與實測反演分析五個方面進行深入淺出地論述，絕大多數內容是武漢大學“水電站過渡過程與控制”課題組近年的研究成果，為解決抽水蓄能機組過渡過程設計和運行面臨的主要難題提供理論依據、分析手段和工程措施。
抽水蓄能機組過渡過程 內容簡介
從事抽水蓄能建設設計、運行、科研和技術管理等方面工作的專業人員，高等學校研究生和本科生
抽水蓄能機組過渡過程 目錄
目錄
第1章 水泵水輪機全特性空間曲面表征與構建 1
1.1 水泵水輪機全特性的表征方式 1
1.1.1 四象限全特性平面表征方式 1
1.1.2 單位參數為縱橫坐標的全特性平面表征方式 4
1.1.3 全特性空間曲面的表征方式 4
1.2 全特性NURBS曲面重建與外延理論 5
1.2.1 曲線與曲面的參數表達 5
1.2.2 NURBS基本概念 6
1.2.3 曲面擬合參數優化算法 8
1.2.4 全特性曲面開度內插 12
1.2.5 全特性曲面開度線外延 12
1.3 實例分析 17
1.3.1 重構曲面對原始數據點逼近精度分析 21
1.3.2 重構曲面內插開度線精度分析 23
1.3.3 重構曲面外延開度線精度分析 26
參考文獻 29
符號說明 30
第2章 水泵水輪機全特性變化規律 34
2.1 全特性曲線數據庫建立 34
2.1.1 水泵水輪機特征參數標準化 34
2.1.2 數據庫建立 35
2.2 全特性曲線特征點的變化規律 37
2.2.1 全特性曲線特征點與比轉速 37
2.2.2 回歸分析基本理論 37
2.2.3 高效點單位參數與比轉速的統計性分析 38
2.2.4 坐標交點單位參數與比轉速的統計性分析 40
2.3 全特性空間曲面特征交線的變化規律 41
2.3.1 特征交線定義與提取 41
2.3.2 特征交線理論公式推導和理想化處理 44
2.3.3 任意比轉速特征交線構造 50
2.3.4 特征交線變化規律 54
參考文獻 54
符號說明 55
第3章 任意比轉速水泵水輪機全特性曲線構造 59
3.1 全特性多區間的空間變換 60
3.1.1 全特性曲線分區與標準化 60
3.1.2 全特性曲線的空間變換 61
3.2 任意比轉速全特性曲線的構造方法 64
3.2.1 四維數據建立與插值 64
3.2.2 全特性曲線的逆變換與構造結果 65
3.2.3 反S曲線處理 67
3.3 基于Java與Matlab混合編程實現全特性曲線的構造 69
3.3.1 Java和Matlab混合編程原理 69
3.3.2 全特性構造系統的設計 69
參考文獻 71
符號說明 72
第4章 基于全特性空間曲面過渡過程的數學模型 74
4.1 基于空間曲面的水輪發電機組過渡過程的數學模型 75
4.1.1 有壓管道非恒定流方程 75
4.1.2 發電機一階方程 76
4.1.3 導葉運動方程或調速器方程 76
4.1.4 水輪機特性方程 79
4.2 基于轉速偏差函數且給定導葉開度的機組邊界條件求解 80
4.2.1 求解流程 80
4.2.2 Ω的單調性及在搜索邊界的符號判別 81
4.3 實例分析 86
參考文獻 88
符號說明 89
第5章 水泵水輪機反S特性與機組過渡過程 93
5.1 水泵水輪機反S特性形成機理與測量 93
5.1.1 反S特性形成機理 93
5.1.2 反S特性曲線測量 99
5.2 反S特性與飛逸穩定性的內在聯系 101
5.2.1 數學模型 101
5.2.2 波動解析分解 102
5.2.3 飛逸穩定性及影響因素 104
5.2.4 模型試驗及與數值模擬的對比 107
5.2.5 小結 108
5.3 反S特性與甩負荷水擊壓強的內在聯系 108
5.3.1 數學模型 109
5.3.2 反S區過渡過程特性 111
5.3.3 反S特性與水擊壓強關聯性 112
5.3.4 小結 114
參考文獻 114
符號說明 116
第6章 基于反S特性的運行穩定性及調節品質 119
6.1 水泵水輪機調節系統的線性數學模型 119
6.1.1 輸水管道子系統的水擊模型 119
6.1.2 水輪機模型 123
6.1.3 調速器模型 126
6.1.4 發電機負荷模型 128
6.2 水輪機工作區域的穩定性 129
6.2.1 依據林納德奇帕特判據的穩定性分析 129
6.2.2 采用非線性數學模型進行穩定性驗證及調節品質分析 131
6.3 水泵水輪機空載穩定性 137
6.3.1 空載點的水輪機調節系統數學模型 137
6.3.2 空載工況波動特性分析 139
6.3.3 空載擾動數值仿真 141
參考文獻 142
符號說明 143
第7章 水泵水輪機過渡過程中脈動壓強的數值模擬 146
7.1 實測壓強波動信號的時頻和頻域分析 147
7.1.1 實測壓強波動信號的時域分析 147
7.1.2 實測壓強波動信號的頻域分析 151
7.2 利用水泵水輪機模型試驗脈動壓強等值線圖的脈動壓強的模擬方法 152
7.2.1 脈動壓強等值線的分布特點及外延 153
7.2.2 脈動壓強等值線的內插算法 154
7.3 實例分析及對過渡過程中脈動壓強的幾點認識 157
參考文獻 164
符號說明 165
第8章 基于反S特性及脈動壓強的導葉關閉規律優化 168
8.1 基于反S特性與脈動壓強的水輪機甩負荷工況導葉關閉規律優化理論 168
8.1.1 時間步長內水頭平方根X的變化規律的理論分析 169
8.1.2 時間步長內工況點移動有向線段的分類及ΔX符號變化 171
8.1.3 機組甩負荷導葉拒動工況軌跡線分區與X變化分析 173
8.1.4 機組甩負荷導葉關閉條件下軌跡線夾角變化對各分區ΔX的影響 174
8.1.5 基于反S特性的導葉關閉規律的優化原則 176
8.2 各種導葉關閉規律的對比分析 183
8.2.1 直線關閉規律與先快后慢的兩段折線關閉規律 183
8.2.2 延時 快關及先慢后快兩段折線關閉規律、快關 延時 快關的三段折線關閉規律 186
8.2.3 球閥與導葉聯動的關閉規律 187
8.2.4 導葉不同步裝置及關閉規律 189
8.2.5 水輪機工況各種導葉關閉規律的應用情況 192
8.3 水泵斷電工況特點及導葉關閉規律優化 193
8.3.1 水泵工況初始開度的選擇 193
8.3.2 水泵斷電工況過渡過程的軌跡線與導葉關閉規律的優化 194
8.3.3 水泵斷電工況導葉關閉規律的應用情況 196
參考文獻 196
符號說明 197
第9章 抽水蓄能機組水力干擾與相繼甩負荷 200
9.1 水力干擾過渡過程 200
9.1.1 水力干擾數學模型 200
9.1.2 水力干擾模擬與分析 205
9.1.3 原型試驗驗證 214
9.1.4 小結 216
9.2 抽水蓄能機組相繼甩負荷 217
9.2.1 數學模型 217
9.2.2 相繼甩水擊壓強上升機理 221
9.2.3 驗證與工程措施 223
9.2.4 小結 225
參考文獻 226
符號說明 227
第10章 抽水蓄能電站調壓室水力設計 231
10.1 基于調節保證控制的抽水蓄能電站調壓室設置條件 231
10.1.1 抽水蓄能機組過流特性 231
10.1.2 快速減小段流量變化過程的模擬及流量有效減小時間Ts的推導 232
10.1.3 上游調壓室設置條件及工程實例 236
10.1.4 下游調壓室設置條件及工程實例 240
10.2 “引水道上下游雙調壓室”系統的運行穩定性 242
10.2.1 基本方程與波動穩定條件 242
10.2.2 穩定域變化的一般規律 243
10.2.3 穩定斷面的設計準則與要點 247
10.3 連接管對“引水道調壓室”系統運行穩定性的影響 248
10.3.1 長連接管調壓室穩定斷面的推導 248
10.3.2 動態調節品質分析 252
參考文獻 254
符號說明 256
第11章 抽水蓄能機組過渡過程模型試驗 262
11.1 模型試驗設計 262
11.1.1 輸水管道系統模型相似率 262
11.1.2 調壓室模型相似率 264
11.1.3 水泵水輪機模型相似率 265
11.1.4 調速器模型相似率 266
11.1.5 發電機/電動機模型相似率 268
11.1.6 正態模型相似率與變態模型相似率 269
11.2 模型試驗裝置 270
11.2.1 模型管道與循環水道設計 271
11.2.2 模型抽水蓄能機組 272
11.2.3 電氣與控制系統 274
11.2.4 量測系統 275
11.3 模型試驗結果 277
11.3.1 水泵水輪機反S特性的動態測試 277
11.3.2 飛逸穩定性試驗 278
11.3.3 機組甩負荷試驗 280
11.3.4 兩臺機組相繼甩負荷試驗 281
11.3.5 導葉關閉規律試驗 282
參考文獻 283
符號說明 284
第12章 抽水蓄能機組調試試驗與反演預測分析 288
12.1 調試試驗與反演預測分析的基本要求 288
12.1.1 測試的物理量及相應測點的布置 288
12.1.2 傳感器的類型、精度、量程與頻率的選取 290
12.1.3 數據采集 292
12.2 反演及預測計算分析 293
12.2.1 反演預測計算所需資料 293
12.2.2 反演計算分析 301
12.2.3 預測計算分析 303
12.3 工程實例分析 305
12.3.1 黑麋峰抽水蓄能電站調試試驗結果的時頻分析 305
12.3.2 洪屏抽水蓄能電站調試試驗反演及預測分析 311
參考文獻 319
符號說明 320
第1章 水泵水輪機全特性空間曲面表征與構建 1
1.1 水泵水輪機全特性的表征方式 1
1.1.1 四象限全特性平面表征方式 1
1.1.2 單位參數為縱橫坐標的全特性平面表征方式 4
1.1.3 全特性空間曲面的表征方式 4
1.2 全特性NURBS曲面重建與外延理論 5
1.2.1 曲線與曲面的參數表達 5
1.2.2 NURBS基本概念 6
1.2.3 曲面擬合參數優化算法 8
1.2.4 全特性曲面開度內插 12
1.2.5 全特性曲面開度線外延 12
1.3 實例分析 17
1.3.1 重構曲面對原始數據點逼近精度分析 21
1.3.2 重構曲面內插開度線精度分析 23
1.3.3 重構曲面外延開度線精度分析 26
參考文獻 29
符號說明 30
第2章 水泵水輪機全特性變化規律 34
2.1 全特性曲線數據庫建立 34
2.1.1 水泵水輪機特征參數標準化 34
2.1.2 數據庫建立 35
2.2 全特性曲線特征點的變化規律 37
2.2.1 全特性曲線特征點與比轉速 37
2.2.2 回歸分析基本理論 37
2.2.3 高效點單位參數與比轉速的統計性分析 38
2.2.4 坐標交點單位參數與比轉速的統計性分析 40
2.3 全特性空間曲面特征交線的變化規律 41
2.3.1 特征交線定義與提取 41
2.3.2 特征交線理論公式推導和理想化處理 44
2.3.3 任意比轉速特征交線構造 50
2.3.4 特征交線變化規律 54
參考文獻 54
符號說明 55
第3章 任意比轉速水泵水輪機全特性曲線構造 59
3.1 全特性多區間的空間變換 60
3.1.1 全特性曲線分區與標準化 60
3.1.2 全特性曲線的空間變換 61
3.2 任意比轉速全特性曲線的構造方法 64
3.2.1 四維數據建立與插值 64
3.2.2 全特性曲線的逆變換與構造結果 65
3.2.3 反S曲線處理 67
3.3 基于Java與Matlab混合編程實現全特性曲線的構造 69
3.3.1 Java和Matlab混合編程原理 69
3.3.2 全特性構造系統的設計 69
參考文獻 71
符號說明 72
第4章 基于全特性空間曲面過渡過程的數學模型 74
4.1 基于空間曲面的水輪發電機組過渡過程的數學模型 75
4.1.1 有壓管道非恒定流方程 75
4.1.2 發電機一階方程 76
4.1.3 導葉運動方程或調速器方程 76
4.1.4 水輪機特性方程 79
4.2 基于轉速偏差函數且給定導葉開度的機組邊界條件求解 80
4.2.1 求解流程 80
4.2.2 Ω的單調性及在搜索邊界的符號判別 81
4.3 實例分析 86
參考文獻 88
符號說明 89
第5章 水泵水輪機反S特性與機組過渡過程 93
5.1 水泵水輪機反S特性形成機理與測量 93
5.1.1 反S特性形成機理 93
5.1.2 反S特性曲線測量 99
5.2 反S特性與飛逸穩定性的內在聯系 101
5.2.1 數學模型 101
5.2.2 波動解析分解 102
5.2.3 飛逸穩定性及影響因素 104
5.2.4 模型試驗及與數值模擬的對比 107
5.2.5 小結 108
5.3 反S特性與甩負荷水擊壓強的內在聯系 108
5.3.1 數學模型 109
5.3.2 反S區過渡過程特性 111
5.3.3 反S特性與水擊壓強關聯性 112
5.3.4 小結 114
參考文獻 114
符號說明 116
第6章 基于反S特性的運行穩定性及調節品質 119
6.1 水泵水輪機調節系統的線性數學模型 119
6.1.1 輸水管道子系統的水擊模型 119
6.1.2 水輪機模型 123
6.1.3 調速器模型 126
6.1.4 發電機負荷模型 128
6.2 水輪機工作區域的穩定性 129
6.2.1 依據林納德奇帕特判據的穩定性分析 129
6.2.2 采用非線性數學模型進行穩定性驗證及調節品質分析 131
6.3 水泵水輪機空載穩定性 137
6.3.1 空載點的水輪機調節系統數學模型 137
6.3.2 空載工況波動特性分析 139
6.3.3 空載擾動數值仿真 141
參考文獻 142
符號說明 143
第7章 水泵水輪機過渡過程中脈動壓強的數值模擬 146
7.1 實測壓強波動信號的時頻和頻域分析 147
7.1.1 實測壓強波動信號的時域分析 147
7.1.2 實測壓強波動信號的頻域分析 151
7.2 利用水泵水輪機模型試驗脈動壓強等值線圖的脈動壓強的模擬方法 152
7.2.1 脈動壓強等值線的分布特點及外延 153
7.2.2 脈動壓強等值線的內插算法 154
7.3 實例分析及對過渡過程中脈動壓強的幾點認識 157
參考文獻 164
符號說明 165
第8章 基于反S特性及脈動壓強的導葉關閉規律優化 168
8.1 基于反S特性與脈動壓強的水輪機甩負荷工況導葉關閉規律優化理論 168
8.1.1 時間步長內水頭平方根X的變化規律的理論分析 169
8.1.2 時間步長內工況點移動有向線段的分類及ΔX符號變化 171
8.1.3 機組甩負荷導葉拒動工況軌跡線分區與X變化分析 173
8.1.4 機組甩負荷導葉關閉條件下軌跡線夾角變化對各分區ΔX的影響 174
8.1.5 基于反S特性的導葉關閉規律的優化原則 176
8.2 各種導葉關閉規律的對比分析 183
8.2.1 直線關閉規律與先快后慢的兩段折線關閉規律 183
8.2.2 延時 快關及先慢后快兩段折線關閉規律、快關 延時 快關的三段折線關閉規律 186
8.2.3 球閥與導葉聯動的關閉規律 187
8.2.4 導葉不同步裝置及關閉規律 189
8.2.5 水輪機工況各種導葉關閉規律的應用情況 192
8.3 水泵斷電工況特點及導葉關閉規律優化 193
8.3.1 水泵工況初始開度的選擇 193
8.3.2 水泵斷電工況過渡過程的軌跡線與導葉關閉規律的優化 194
8.3.3 水泵斷電工況導葉關閉規律的應用情況 196
參考文獻 196
符號說明 197
第9章 抽水蓄能機組水力干擾與相繼甩負荷 200
9.1 水力干擾過渡過程 200
9.1.1 水力干擾數學模型 200
9.1.2 水力干擾模擬與分析 205
9.1.3 原型試驗驗證 214
9.1.4 小結 216
9.2 抽水蓄能機組相繼甩負荷 217
9.2.1 數學模型 217
9.2.2 相繼甩水擊壓強上升機理 221
9.2.3 驗證與工程措施 223
9.2.4 小結 225
參考文獻 226
符號說明 227
第10章 抽水蓄能電站調壓室水力設計 231
10.1 基于調節保證控制的抽水蓄能電站調壓室設置條件 231
10.1.1 抽水蓄能機組過流特性 231
10.1.2 快速減小段流量變化過程的模擬及流量有效減小時間Ts的推導 232
10.1.3 上游調壓室設置條件及工程實例 236
10.1.4 下游調壓室設置條件及工程實例 240
10.2 “引水道上下游雙調壓室”系統的運行穩定性 242
10.2.1 基本方程與波動穩定條件 242
10.2.2 穩定域變化的一般規律 243
10.2.3 穩定斷面的設計準則與要點 247
10.3 連接管對“引水道調壓室”系統運行穩定性的影響 248
10.3.1 長連接管調壓室穩定斷面的推導 248
10.3.2 動態調節品質分析 252
參考文獻 254
符號說明 256
第11章 抽水蓄能機組過渡過程模型試驗 262
11.1 模型試驗設計 262
11.1.1 輸水管道系統模型相似率 262
11.1.2 調壓室模型相似率 264
11.1.3 水泵水輪機模型相似率 265
11.1.4 調速器模型相似率 266
11.1.5 發電機/電動機模型相似率 268
11.1.6 正態模型相似率與變態模型相似率 269
11.2 模型試驗裝置 270
11.2.1 模型管道與循環水道設計 271
11.2.2 模型抽水蓄能機組 272
11.2.3 電氣與控制系統 274
11.2.4 量測系統 275
11.3 模型試驗結果 277
11.3.1 水泵水輪機反S特性的動態測試 277
11.3.2 飛逸穩定性試驗 278
11.3.3 機組甩負荷試驗 280
11.3.4 兩臺機組相繼甩負荷試驗 281
11.3.5 導葉關閉規律試驗 282
參考文獻 283
符號說明 284
第12章 抽水蓄能機組調試試驗與反演預測分析 288
12.1 調試試驗與反演預測分析的基本要求 288
12.1.1 測試的物理量及相應測點的布置 288
12.1.2 傳感器的類型、精度、量程與頻率的選取 290
12.1.3 數據采集 292
12.2 反演及預測計算分析 293
12.2.1 反演預測計算所需資料 293
12.2.2 反演計算分析 301
12.2.3 預測計算分析 303
12.3 工程實例分析 305
12.3.1 黑麋峰抽水蓄能電站調試試驗結果的時頻分析 305
12.3.2 洪屏抽水蓄能電站調試試驗反演及預測分析 311
參考文獻 319
符號說明 320
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