低水头发电机S形特征的湍流模型构建方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102967468A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102967468A(43)申请公布日2013.03.13(21)申请号201210459749.3(22)申请日2012.11.15(71)申请人河南国网宝泉抽水蓄能有限公司地址453636河南省新乡市辉县薄壁800信箱(72)发明人胡清娟杨志锋李金伟刘鹏龙(74)专利代理机构郑州大通专利商标代理有限公司41111代理人王明朗(51)Int.Cl.G01M15/05(2006.01)权利要求书权利要求书11页页说明书说明书33页页(54)发明名称低水头发电机S形特征的湍流模型构建方法(57)摘要本发明涉及一种低水头发电机S形特征的湍流模型构建方法，首先对一台机组的水轮机低水头发电空载运行参数进行现场测试，然后对低水头发电空载运行的流体进行三维CFD计算，对此工况运行不稳定形成的机理进行分析；最后根据现场测试和流态计算分析结果，对此工况运行不稳定进行综合分析，提出解决抽水蓄能电站此问题的建议方案。本发明通过现场试验与CFD计算相结合的方法对蓄能机组水轮机低水头空载运行稳定性展开研究，具有重要的工程意义和应用价值。CN10296748ACN102967468A权利要求书1/1页1.一种低水头发电机S形特征的湍流模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对一台机组的水轮机低水头发电空载运行参数进行现场测试；（2）对低水头发电空载运行的流体进行三维CFD计算，对此工况运行不稳定形成的机理进行分析；（3）根据现场测试和流态计算分析结果，对此工况运行不稳定进行综合分析，提出解决抽水蓄能电站此问题的建议方案。2.根据权利要求1所述的低水头发电机S形特征的湍流模型构建方法，其特征在于，步骤（2）中，同时对加装导叶不同步预开装置后的水流流态进行三维分析。3.根据权利要求1所述的低水头发电机S形特征的湍流模型构建方法，其特征在于，步骤（1）包括以下测试：a、摆度测量，采用电涡流传感器；b、设置键相传感器；c、振动测量，采用速度传感器，它主要用于测量壳体的振动；d、压力脉动传感器。4.根据权利要求3所述的低水头发电机S形特征的湍流模型构建方法，其特征在于，a中所述电涡流传感器是位移传感器。5.根据权利要求3所述的低水头发电机S形特征的湍流模型构建方法，其特征在于，c中所述的速度传感器为具有弹簧-质量系统的磁电式传感器。6.根据权利要求3所述的低水头发电机S形特征的湍流模型构建方法，其特征在于，d中所述压力传感器为AK-4型压力脉动传感器。2CN102967468A说明书1/3页低水头发电机S形特征的湍流模型构建方法技术领域[0001]本发明涉及抽水蓄能机组的水力设计领域，具体涉及一种低水头发电机“S”形特征的湍流模型构建方法。背景技术[0002]抽水蓄能机组发展至今经历了近140年，其在整个电力系统中发挥出的技术、经济和安全作用逐渐被人们认识，主要包括调峰填谷、调频和快速跟踪负荷、事故备用、调相以及黑启动。随着国家“十二五”能源规划的出台，水电、核电、风电等可再生能源再次步入高速发展的黄金时期。预计到2020年我国投运抽水蓄能电站5300万千瓦左右，今后十年我国抽水蓄能电站新建装机规模将达3000万千瓦左右，建设前景十分广阔，建设任务十分艰巨。[0003]众多文献显示，目前国际上抽水蓄能机组的水力设计仍存在三大难题：①水轮机模式下的“S”形特性或不稳定“S”区；②水泵模式下的驼峰区；③两种模式下的无叶区动静干涉（压力脉动）。其中，水轮机模式下的“S”形特性除导致机组不能成功并网外，还影响机组的调相和紧急停机等操作，对机组的安全、稳定运行非常重要。对于原型机组，这种特性的表现形式一般为机组空载运行时转速的波动超出并网要求，机组部件振动和大轴摆度加剧。[0004]我国的某抽水蓄能电站为600m水头段的高水头电站，在1号机组的动态调试过程中，由于机组在空载并网过程中进入反水泵区，出现了低水头空载运行不稳定、无法成功并网的现象，引起了国内专家的广泛关注和热烈讨论。近年来，这种现象在我国已建成投产的抽水蓄能电站中也已显现出来。发明内容[0005]本发明的目的是针对现有技术存在的问题和不足，提供了一种新的低水头发电机“S”形特征的湍流模型构建方法。[0006]技术方案：一种低水头发电机“S”形特征的湍流模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对一台机组的水轮机低水头发电空载运行参数进行现场测试；（2）对低水头发电空载运行的流体进行三维CFD计算，对此工况运行不稳定形成的机理进行分析；（3）根据现场测试和流态计算分析结果，对此工况运行不稳定进行综合分析，提出解决抽水蓄能电站此问题的建议方案。[0007]步骤（2）中，同时对加装导叶不同步预开装置（