图2 AIRCOM程序循环框图
为了说明程序的功能,我们仍用参考文献 [2]中的算例为例,算例的布置见图1,厂房枢纽的组成和布置尺寸见表1,这个算例参考了作者1992年为青海大干沟水电工程所提气垫调压室方案的原始数据,但为了缩短计算时程,缩短了其引水道长度,并将该工程之一管两机改为一管三机。
在表1中管段水头损失hwi=αiQ 2,初始气压Pa0=35m水头是绝对压力,实际输入的上、下游水位是HR=76+10m,HT=10m。有关的机电参数可见参考文献 [2],水轮机特性曲线的参数按HL702型机组的参数输入。为了说明对系统运行进行数值模拟的功能,选择下面的工况。
三台机组正在正常运行时,其中的某一台机组甩弃负荷而第二、三台机组仍在进行正常运转,要求输出该工况下各台机组,各重要结点处的水力参数及机电参数。按图1的布置,运行的两台机组应有相同的输出,输出的结果也正是这样。
表1 算例输入的基本数据(不含机电参数)
注 QI为起始流量;QE为终了流量。
图3~图10是程序输出的最感兴趣的结果。
图3 弃荷机组的水头变化
图4 运行机组的水头变化
图5 气垫调压室内的水位和气压
图6 弃荷机组的转速和流量变化
图7 运行机组的转速和出力
图8 运行机组的开度和流量变化
图9 气垫调压室的较长时间的水位变化
图10 分岔结点处水头GH9变化过程
现将图中所示内容说明于下:
图3中,H2(即GH2)表示导水叶上游水头。H1(即GH1)表示导水叶下游水头,如果把管段分得多一些,即可较准确地确定尾管的真空度。这对于是否要设调压井的初步判断是十分重要的。图中纵坐标表示的是绝对压力。(www.xing528.com)
图4中,H5(即GH5),H4(即GH4)表示运行机组导水叶上、下游处的水头变化,两台运行机组的输出结果相同,故给出一台运行结果的输出参数即可。
图5是气垫调压室水位和气压(绝对压力)在前10s的变化,10s以后的涌浪和参考文献[2]的计算结果差别不大,见图9。
图6是弃荷机组的转速变化和流量变化,弃荷机组的开度变化由1.0变化到0,关闭时间TS=5秒,故其流量变化是由初始恒定流的流量在5s之内变化到0。恒定状态下的额定转速是428.6r/min。最大转速是643.8r/min。
图7是运行机组在邻机弃荷时发生的转速n (即OGN),出力P,即POWER或OPG的变化。
图8是运行机组在邻机弃荷时发生的开度Y,过机流量的变化。
观察运行机组的扰动变化过程时,如果改变纵坐标的刻度,可以有趣地看到这些微扰波动的“放大情况”,表2给出这些参数在10s内的最大、最小值。
表2 弃荷机组对邻机运行参数的影响
注 水头值为绝对压力。
图9是当三台机组中有一台弃荷时,气垫调压室在较长时期内的水位变化过程。
图10是分岔管处水头GH9的变化过程。
由图3~图10可见:
(1)程序可以输出水工结构和机电工程师们感兴趣和各有关水力参数和机电参数。
(2)程序可以反映气垫调压室的气垫特征。
(3)程序可以反映一管三机系统正常运行状态,邻机弃荷状态各运行工况下的扰动过程。
(4)只要计算管道分得合适,在一元流动的前提下,可以较准确的得到尾水管内的负压,这在初设阶段,对于判断是否要设置调压井,尤其是在临界情况下,具有较大的工程意义。
(5)只要输入的水力、机电参数符合实际,可以输出各种系统运行工况的参数,当调整各输入参数时,系统输出也可以得到相应的反映,从而可以用数值模拟的办法来预估机电系统的安全性和稳定性。论证这一方法可行性的最好办法是选择一个已经投入运行的系统来考验和改进所提出的理论和程序。
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