水泵_水轮机突甩负荷的优化计算方法

在水电站中甩负荷是一种常见的现象。

水轮发电机组发生甩负荷后，巨大的剩余能量使机组转速上升很快，调速器迅速关闭导叶并经过一段时间的调整，重新稳定在空载工况下运行。

在甩负荷过程中，除了调节保证计算所关心的最大转速上升值和最大水击压力上升值外，还要对甩负荷动态过程品质指标的优劣进行考核。

我国国家标准GB/T 9652.1—1997“水轮机调速器与油压装置技术条件”［2］和国际电工委员会IEC61362(1998)“水轮机控制系统技术规程”［1］中对水轮发电机组甩100%额定负荷后动态品质均有规定，其中IEC规定如下：①调节时间tE—从甩负荷开始到进入空载转速的相对偏差小于±1%为止的时间；②最高转速nmax—甩负荷后的最大转速(在tm时刻)；③最底转速nmin—甩负荷后的最小转速；④推荐值—tE/tM=2.5～4.0(对于转速自由缓慢下降的水斗式机组和高水头混流式水轮机，其数值可达15)，nmin/nr ＝0.85～0.95(仅适用于与电网解列后提供厂用电的机组)，如图1所示。

图1 甩负荷过程曲线为了讨论问题方便起见，本文将调节时间tE分解为转速上升时间tM、转速下降时间tD、转速调整时间tR三部分之和，即tE=tM+tD+tR。

1 甩负荷动态过程的品质指标分析1.1 转速上升时间(tM) 机组甩100%额定负荷后，由于剩余能量巨大，转速上升很快。

正常情况下，调速器以最大速度关闭导叶到零开度，转速上升时间tM=tc+tn，其中：tc为调速器迟滞时间，取决于调速器的死区大小、机组转速的上升速率以及运行工况等，调速器在非限制条件下，tc一般大约在0.2s～0.3s。

tn为调保计算中的升速时间，被定义为自导叶开始动作到最大转速所经历的时间。

升速时间tn与取决于水轮机主动力矩和机组惯性力矩之比，即与机组特性有关。

采用比转速(ns)统计法有：tn=τn·T′s，τn为相对升速时间，τn=0.9-0.00063·ns［5］。

主要现象：
1.机组有功负荷表指示突然减小，全甩负荷时，负荷可能至零。

2.蒸汽流量急剧减小，全甩负荷时，流量及调节级压力接近零。

3.蒸汽压力急剧上升，旁路或安全阀可能动作，调节级压力及排汽压力可能急
剧降低。

4.主、再热汽温升高。

5.液压系统控制油压、调节汽门开度可能大幅变化。

6.主变压器、220kV及厂用电系统可能出现故障。

7.汽轮机电调控制系统可能出现故障。

处理方法：
1．根据机组负荷情况，迅速减少燃机负荷和给水量，及时调整，以保持各参数恢复正常。

2．如果蒸汽压力过高，应该打开向空排汽阀或投入旁路系统。

3．注意监视主、再热蒸汽参数。

4．当发电机跳闸时，检查汽轮机转速是否飞升（如果超过110%，则手动跳闸），确认润滑油系统供油正常，全面检查机组各轴承温度、轴向位移、胀差、振动等是否正常，倾听汽轮机内是否有异声。

5．当故障处理完毕时，迅速将汽轮机并网。

专版研究园地１０００ＭＷ发电机组配置抽汽背压式给水泵汽轮机甩负荷过程分析及优化建议文／伍家炜　姜殿冬０ 引言甩负荷试验是检验火力发电机组调节系统动态特性的重要试验，也是防止发生超速事故的措施。

试验不仅考核汽轮机调节系统的动态特性，还可以检验各配套辅机及相关系统设计对甩负荷工况的适应性。

１ 机组设备概况某新建1000MW燃煤发电机组，配置型号为SG-3093/29.3-M7009锅炉，参数为超超临界、变压直流炉、切圆燃烧方式、固态排渣、单炉膛、一次再热、平衡通风、全封闭布置、全钢构架、全悬吊п型结构，采用等离子点火装置进行点火及低负荷稳燃。

其过热蒸汽采用二级喷水减温及煤水比控制方式调温，再热汽温主要通过尾部烟气挡板、燃烧器摆动、过量空气系数控制等调节方式来实现，并配置中速辊式磨煤机冷一次风正压直吹式制粉系统。

每台锅炉配置6台ZGM123G-II磨煤机，正常工况下5台运行1台备用，由下而上分别为A、B、C、D、E、F层燃烧器。

其汽轮机为超超临界、一次中间再热、四缸、四排汽、单轴、双背压、凝汽式，型号为N1000-28/600/620，采用先进的双机回热系统。

每台机组配置1台100%容量的汽动给水泵组（小机为抽汽背压式给水泵汽轮机，英文全称为back pressure extraction steam turbine，简称BEST汽轮机）。

热力循环采用十级回热抽汽系统，设有4台四级高压加热器、1台除氧器、5台低压加热器。

其中，汽轮机高压缸抽汽供1号高压加热器；汽轮机高压缸排汽供2号高压加热器；BEST汽轮机抽汽供给3号、4号高压加热器和除氧器，排汽至6号低压加热器（三抽一排），汽量多余溢流至7号低压加热器，如果排汽量不足则从中压缸抽汽作为补汽；B低压缸抽汽供7号低压加热器；A低压缸抽汽供8号低压加热器；B低压缸排汽供9号低压加热器；A低压缸排汽供10号低压加热器。

详见图1所示。

机组设置一套100%BMCR（锅炉最大连续蒸发量）高压旁路系统和65%BMCR低压旁路系统。

水轮发电机甩负荷试验技术措施
水轮发电机甩负荷试验是对水轮发电机负荷能力和稳定性进行验证的重要环节。

为了确保试验顺利进行，并保证设备和人员的安全，需要采取一系列技术措施。

1. 设备准备：在甩负荷试验前，需要对水轮发电机进行全面检查和维护，确保设备正常运行。

同时，对液压、电气系统等进行检测，以确保其稳定性和可靠性。

2. 调整参数：在试验前需要根据设备的额定负荷和额定转速，调整水轮发电机的参数，如转速控制、流量控制等，以满足试验的要求。

3. 准备备用能源：由于甩负荷试验会将大量的负荷突然断开，为了保证电网的稳定运行，需要准备备用能源，如备用发电机或电池组等，以供电网供应稳定的电力。

4. 安全措施：在进行甩负荷试验时，需要严格执行安全操作规程，确保试验过程中不会对设备和人员造成危险。

比如要求操作人员佩戴防护装备，并将试验场所进行隔离和标识。

5. 监测和记录：在试验过程中，需要密切监测水轮发电机的运行状态，如转速、温度等参数，并及时记录。

这些数据有助于评估设备的性能和变化趋势。

6. 试验报告：试验结束后，需要将试验结果进行整理和分析，并撰写试验报告。

这些报告可以为日后的设备维护和改进提供
参考。

通过以上技术措施的采取，可以有效保证水轮发电机甩负荷试验的准确性和安全性，为进一步提升设备的性能和稳定性提供有效的参考。

水轮机调节保证计算
水轮机调节保证计算是指计算水轮机调节系统的设计参数，以帮助保证水轮机在各种工况下的稳定运行和优化调节。

具体的计算方法一般包括以下几个方面：
1. 调节阀的开度计算：根据水轮机的特性曲线和指定的工况要求，计算出调节阀的开度，以实现流量控制和功率调节。

2. 涡轮调速器参数计算：涡轮调速器是水轮机的主要调节元件，通过调节转速来控制机组的输出功率。

根据转速调节范围和速度曲线等参数要求，计算出涡轮调速器的比例阀和过速阀等参数。

3. 调节速度的响应时间计算：根据调节系统的响应要求，计算出调节速度的响应时间，包括从故障状态恢复到稳定工况的时间和从负荷变化到稳定工况的时间等。

4. 功率调节性能计算：根据水轮机的负荷特性和调节系统的参数，计算出调节系统在负荷变化时的功率调节性能，包括调整功率的波动范围和调节速度等。

5. 稳定性分析和仿真：通过稳定性分析和仿真模拟，评估调节系统在各种工况下的稳定性和可靠性，以及对稳定性的改善措施。

这些计算可以通过数学模型、仿真软件和实际测试等手段进行，
以得到一个合理的水轮机调节系统设计，并保证其性能和运行稳定性。

抽水蓄能机组甩负荷试验研究摘要：本文以白莲河抽水蓄能电站为例，从技术标准、试验测点布置、试验条件、试验工况选择及试验程序控制等方面论述了进行抽水蓄能机组双机甩负荷试验的方法、安全控制及有关试验技术问题，对其他电厂进行类似试验具有一定参考价值。

关键词：抽水蓄能机组；甩负荷试验；转速上升1概述白莲河抽水蓄能电站安装有４台单机３００ＭＷ混流可逆式水泵／水轮机－发电／电动机组，发电机电压１５．７５ｋＶ；４台机组水泵方式启动共用１套ＳＦＣ装置；发电／电动机与主变之间采用ＩＰＢ连接，中间设换相开关与发电机断路器；发电电动机和主变压器采用单元接线；每２台主变高压侧接入１套地下５００ｋＶＧＩＳ联合单元，经５００ｋＶ干式高压电缆接入地面５００ｋＶＧＩＳ。

地面ＧＩＳ共Ⅱ回进线、Ⅰ回出线，采用内桥接线，出线Ⅰ回，接入大吉５００ｋＶ电网。

白莲河抽水蓄能电站输水系统由引水系统和尾水系统组成，采用的布置方式：引水系统采用一洞两机的布置方式，尾水系统采用两机一洞方式布置。

进行双机甩负荷试验的目的主要是检测双机甩负荷时压力钢管和每台机组蜗壳最大压力上升值、每台机组尾水管真空、每台机组最高转速上升值及接力器关闭规律，评价机组能否满足调保计算及设备生产厂家关于压力上升率、转速上升率的设计要求，保证机组的运行安全。

２条件确认与甩负荷检查２．１试验条件的确认。

（１）１号、２号机组完成所有单机发电及抽水方向试验，具备带３００ＭＷ负荷运行条件；（２）已完成上库１号事故闸门中控室起闭闸门操作试验，１号事故门锁定已退出，控制权限置为“远方”，具备远方落门条件；（３）已完成１号、２号尾水事故闸门远方起闭闸门操作试验，１号、２号尾水事故闸门控制权限置为“远方”，具备远方落门条件；（４）确认上库１号检修与事故闸门、下库１号检修闸门和１号、２号尾水事故闸门均全开，检修闸门均投入锁定；（５）确认１号、２号发电机风洞、水车室均无人工作，风洞门已上锁；（６）确认１号、２号发电机保护、变压器保护工作正常均已正常投入；（７）确认１号、２号机组开关分闸信号可确保１号、２号机组立即进入电气停机；（８）已与调度部门进行联系，确认５００ｋＶ系统具备甩６００ＭＷ负荷条件。

水力发电水轮机水力性能的模拟计算与优化设计随着全球能源需求的增加，各国纷纷加大对可再生能源的开发和利用。

水力发电作为一种清洁、稳定且具有潜力的能源，逐渐成为各国关注的焦点。

水力发电中的水轮机作为关键部件之一，其性能直接影响着发电效率和经济效益。

因此，水力性能的模拟计算与优化设计显得尤为重要。

一、水力性能的模拟计算水力性能的模拟计算是指通过数学模型和计算机仿真技术，对水轮机在不同工况下的性能指标进行预测和分析。

这种方法司机让设计人员在设计初期就知道设计参数的影响，从而避免设计缺陷和不必要的试验。

同时，模拟计算还可为实际操作提供较好的指导。

水力性能的模拟计算主要包括三个方面：水轮机流动场模拟、水轮机叶轮的模拟设计、水轮机不同工况下性能参数的计算。

1.水轮机流动场模拟水轮机流动场模拟是指对水轮机内部、进口和出口处的流动场及其变化规律进行模拟和计算。

水轮机流动场内的流体为不可压缩流体，其运动规律受到伯努利定理、连续方程式、动量方程和能量方程等基本流体力学方程的制约。

因此，水轮机流动场的模拟计算需要通过流体力学计算软件，根据该方程计算出流场场系的变化规律。

2.水轮机叶轮的模拟设计水轮机叶轮的模拟设计是指对水轮机叶轮的三维几何形状进行建模和设计。

该技术主要基于CAD等计算机辅助设计软件，通过计算机模拟叶轮转动的运动规律，分析荷载情况和变形情况，并对叶轮结构参数进行优化，以实现水轮机整体性能的提高。

3.水轮机不同工况下性能参数的计算水轮机不同工况下性能参数的计算是指在考虑水轮机流动场的影响下，通过计算不同工况时的转速、扬程、流量等参数，对水轮机的性能进行分析和预测。

这种方法可较为精确地了解水轮机的性能变化规律，为优化设计提供科学依据。

二、水力性能的优化设计水力性能的优化设计是指基于模拟计算的结果，通过优化设计方法，对流场、叶轮结构、进出口流道形状、流体流量等方面进行优化，以提高水轮机的输出功率和效率。

水力性能优化设计主要包括以下几个方面：1.流场结构设计水轮机流场结构设计是指在考虑叶轮、进出口流道和水流转动规律的同时，通过改变叶轮和流道结构的参数，改善流体流动状态和分布特性，以减少流体的能量损失，提高水轮机的转换效率。

水电站水轮发电机组运行中甩负荷危害及应对措施摘要：近年来，随着当代我国特色社会主义经济的快速发展，我国的社会人民群众对现有电力资源的迫切需求不断扩大提高，这就给当代我国国家电力资源事业的持续建设发展带来许多更好的机遇和更大的挑战。

在满足加快我国各流域水电站工程建设发展步伐需要的同时，也对加强水电站的日常运行维护管理工作提出了更高的要求。

但是在水电站水轮发电机组的生产运行管理过程中，可能会出现各种原因导致水轮发电机组正常运行时突然甩负荷的异常情况发生，导致水电站正常运行管理过程中的安全隐患风险显著增大，影响水电站对电力系统的正常供电。

本文对水电站水轮发电机组正常运行中水轮发电机组甩负荷的危害及相关应对控制措施进行了一定的理论研究与经验分析，也对水轮发电机组发生甩负荷情况的故障原因进行了剖析，希望本文的阐述对应对水轮发电机组甩负荷危害可以起到一定的参考与借鉴研究作用。

关键词：水轮发电机组，甩负荷危害，原因，应对措施引言:在水电站水轮发电机组的日常生产运行管理过程中，可能会出现各种原因导致的水轮发电机组甩负荷的情况，严重影响到水电站水轮发电机组的正常运行工作。

因此，为更好的应对、预防水电站内部水轮发电机组运行期间甩负荷这一危害，就需要研究水电站水轮发电机组运行期间甩负荷的原因，并提出相应的应对措施，对水轮发电机组的安全生产运行有着一定现实意义。

一、水电站水轮发电机组运行中甩负荷危害1.1转动部件的离心力方面因为水轮发电机组运行中断路器突然跳开出现甩负荷时转动部件离心力突然增加，机组的振动与摆度数值也将增大甚至超过允许值，水轮发电机组内部的转动部件和静止部件就会产生较大碰撞，使得一些部件遭受到一定破坏，例如出现发电机转子和定子之间发生碰撞，水轮机转轮和转轮室之间发生碰撞等现象。

可能引起水轮发电机组各导轴承轴瓦温度升高甚至出现烧瓦情况；发电机风洞内转动部分、转动部分与固定部分间以及固定部分出现碰撞和刮痕；发电机集电环和碳刷出现明显位移或折断等。

泵的效率及其计算公式泵是一种通过能量传递将流体从低压区域输送到高压区域的机械设备。

在工业生产、农业灌溉、城市供水等领域中广泛应用。

泵的效率是衡量泵使用能量的有效性的一个重要指标，泵的效率计算公式可以通过流量、扬程和功率来表达。

泵的效率是指泵所输送的流体功率与泵所吸收的输入功率之比。

泵的输入功率主要包括液体的损耗功率和泵机械传动的损耗功率。

液体的损耗功率是由于流体摩擦和黏性损失所引起的，而机械传动的损耗功率是由于轴承、动力装置、齿轮传动等部分的机械损失引起的。

泵的效率计算公式可以用下式表示：η=(Hg•Qg)/(Hm•Qm)×100%其中，η表示泵的效率，Hg表示泵的扬程损失，Qg表示泵的流量损失，Hm表示泵的扬程测量值，Qm表示泵的流量测量值。

在实际应用中，泵的效率通常通过工作点处的真实参数来计算。

根据泵的功率和扬程损失，可以计算出泵的效率。

具体计算公式如下：η=(Pp/Pg)×100%其中，η表示泵的效率，Pp表示泵的实际功率，Pg表示泵的理论功率。

泵的实际功率可以通过测量泵的电流和电压来获得。

而泵的理论功率可以通过泵的流量、扬程和密度来计算。

具体计算公式如下：Pg=(Q×H×ρ×g)/3600其中，Pg表示泵的理论功率（单位为千瓦），Q表示流量（单位为立方米/小时），H表示扬程（单位为米），ρ表示液体的密度（单位为千克/立方米），g表示重力加速度（单位为米/秒²），3600是将流量从立方米/小时转换为立方米/秒的换算。

由此可见，泵的效率与流量、扬程以及泵的功率密切相关。

为了提高泵的效率，可以从以下几个方面进行考虑：1.选择合适的泵型和配置。

不同的泵型和配置适用于不同的工况条件，正确选择泵的类型和配置可以降低能量损失，提高泵的效率。

2.减少泵的内部损失。

泵内部流体的摩擦和黏性损失会导致能量损失，可以通过改善泵的设计和材料选择来减少这些损失。

一种水泵水轮机甩负荷工况螺栓荷载计算方法水泵水轮机是一种常用的设备，广泛应用于水利、发电、工业等领域。

在使用水泵水轮机的过程中，需要对其进行负荷计算，以确保设备安全稳定运行。

本文将介绍一种水泵水轮机甩负荷工况螺栓荷载计算方法。

首先，我们需要了解水泵水轮机的基本结构。

水泵水轮机主要由水轮机本体、水泵和传动装置组成。

在运行过程中，水泵水轮机会受到水压、水流速度等因素的影响，产生相应的负荷。

在水泵水轮机的设计中，通常会考虑螺栓的强度和稳定性。

因为螺栓是连接水轮机本体和其他组件的关键部件，需要确保其在工作时不会发生断裂或松动。

螺栓的负荷计算可以通过以下步骤进行：1.确定荷载参数：首先需要确定水泵水轮机运行过程中的荷载参数，包括水轮机输出功率、叶轮转速、水轮机的转动惯量、水泵的流量和扬程等。

这些参数通常可以通过设备设计手册或者性能曲线获得。

2.计算螺栓受力：通过分析水泵水轮机的结构特点，确定螺栓受力的形式和位置。

一般来说，螺栓受力主要分为拉力和剪力两种形式。

拉力是指螺栓受到的沿着轴向方向的拉伸力，剪力是指螺栓受到的与轴向垂直的剪切力。

根据螺栓受力的形式和位置，可以进行相应的受力计算。

3.计算螺栓荷载：根据螺栓受力的计算结果，可以计算出螺栓的荷载。

螺栓荷载主要包括轴向荷载和剪切荷载两种形式。

轴向荷载是指螺栓的拉伸力，剪切荷载是指螺栓的剪切力。

通过对螺栓荷载进行计算，可以得出螺栓的荷载情况。

4.确定螺栓的材料和尺寸：根据螺栓荷载的计算结果，选择合适的螺栓材料和尺寸。

螺栓的材料需要具备足够的强度和刚度，以确保其在工作条件下不会发生破坏。

此外，螺栓的尺寸也需要满足设计要求，保证其连接部件的稳定性和可靠性。

5.进行螺栓荷载分析：最后，可以通过有限元分析等方法对螺栓的荷载进行分析。

该分析可以绘制螺栓的受力图，进一步验证螺栓的强度和稳定性。

如果螺栓的荷载超过了设计要求，需要进行相应的优化措施，如增加螺栓数量、调整螺栓尺寸等。

水轮机调保计算水轮机调保计算是研究机组突然甩负荷或超负荷时调节系统过渡过程特征,计算机组的转速变化和蜗壳压力变化以及尾水管最大真空度,选定合理的导叶关闭时间及规律,推荐合理的飞轮力矩GD2值,解决压力输水系统水流惯性力矩、机组惯性力矩和调节系统稳定三者之间的矛盾。

为了保证机组在甩负荷过程中其转速上升率和最大压力上升率在规定的范围内，保证机组压力管道的安全，进而计算出调速器的最佳关闭时间，保证机组的安全运行。

河海大学水力发电工程研究所在调保计算方面有很高的造诣。

调压阀在南山水电站的应用1、工程概况南山水电站位于泰顺县罗阳镇境内的仙居溪支流南山溪上，电站距泰顺县城约12km.整个工程由水库、发电引水隧洞、压力明管、电站厂房等建筑物组成，设计水头为177.58m，装机容量为2×2500kW，水轮机型号为HLA542-WJ-80，发电机型号为SFW2500-6/1430，工程以发电为单一任务。

电站发电输水隧洞沿南山溪大岗头山脊布置，总长约1.96km，压力明管长270m，由于受地形条件限制，设计中采用不设调压室方案。

2、设置调压阀的原因由于南山电站工作水头较高，在不设置调压室的情况下，电站在运行中可能会遇到由于各种事故，引起机组突然与系统解列，发生甩负荷的情况。

在甩负荷时，由于导叶迅速关闭，水轮机的流量急剧变化，水轮机压力引水系统中会产生水击，此时产生的最大水击压力上升对压力引水系统的强度影响特别强烈，严重的会破坏引水系统，引发事故，因此必须选择其他方式来限制水击压力升高。

通常限制水击压力升高的方法主要有设置调压室、装设调压阀、改变导叶关闭规律(采用导叶二段关闭)等。

导叶二段关闭法在低水头电站应用较多。

而对于高水头电站，多采用设置调压室来调节水击压力，但调压室建造投资大、工期长，特别容易受地质、地形等条件限制，故对兴建调压室有困难的，且导叶关闭时间Tw≤12s的中小型电站可考虑以调压阀代替调压室。

水轮发电机组甩负荷工况多目标优化研究发布时间：2022-09-26T05:59:22.967Z 来源：《当代电力文化》2022年第10期作者：高欢[导读] 电力系统因某种原因甩负荷或由于变电站开关事故跳闸，会造成运行机组突然脱离电网高欢身份证号码：37082919920117**** 摘要：电力系统因某种原因甩负荷或由于变电站开关事故跳闸，会造成运行机组突然脱离电网，瞬间发电机转速升高和机组声音异常，导致发电机出现过电压现象，出现水轮发电机组甩负荷现象。

本文对水轮机组甩负荷现象产生的原因、表现形式及危害进行分析，提出相关的应对及预防措施，认为日常管理人员在水电站运行管理中应具备更高的运行维护水平，做到故障分析全面，方向判断准确，迅速处理并及时排除，尽量减小发电损失。

关键词：水轮发电机组;甩负荷;优化研究引言水轮机甩负荷工况导叶关闭规律是控制调保参数的关键,水电站常见导叶关闭规律有一段式、两段式、三段式导叶关闭规律。

其中,一段式导叶关闭规律只能调整关闭时间,无法兼顾压力上升值和转速上升值,灵活性较差;两段式折线导叶关闭规律可通过合理选择拐点位置及导叶关闭速率实现同时降低最大水击压力和最大转速的目的, 有较强的可操控性,大型水电站应用普遍[1] ;三段式导叶关闭规律理论上比两段式导叶关闭规律关闭更灵活,对压力上升和转速上升控制更好、裕度更大,三段式导叶关闭规律的研究主要集中于高水头小流量的抽水蓄能电站,在常规水电站鲜见报道,且主要针对单管单机水电站。

此外,对双机同时甩负荷工况下的导叶关闭规律进行多目标优化通常采用目标均值,这弱化了管路非对称影响, 可能造成极值弱化即极值较大而均值较小,最终导致优化效果反而不理想。

1水轮发电机组甩负荷现象电力系统因某种原因甩负荷或由于变电站开关事故跳闸，会造成运行机组突然脱离电网，瞬间发电机转速升高和机组声音异常，导致发电机出现过电压现象，这种现象就称为水轮发电机组甩负荷。