5 计算结果分析
(1)采用分段关闭规律,第一段关闭时间4.5s,第二段关闭时间5.5s,拐点相对开度为47%时,机组最大转速上升值β=54.3%,蜗壳最大压力升高率ξ=48%,尾水管真空度2.97m H2O,均能满足规范要求。
(2)当电站分段关闭规律发生故障时,机组将按8.5s直线关闭规律关闭机组,此时蜗壳最大压力升高率ξ=64%,最大转速上升相对值β=54.1%,尾水管真空度为7.3m H2O。除ξ值偏大外,其他参数均满足规范要求。
(3)尾水管真空度由下游低尾水位的工况控制,蜗壳最大动水压力值由上游正常蓄水位甩负荷工况控制,机组转速上升最大值则由额定水头下,下游较高尾水位甩负荷的工况控制。
(4)尾水管进口真空度主要取决于尾水隧洞的设计方案、水流惯性时间及下游水位的高低。随着下游水位的上升,尾水管进口处的真空度将越来越小,直至整个尾水洞呈满流时,尾水管进口真空度最小。尾水管进口处真空度与上游引水隧洞的布置形式关系不是很大,但是上游引水隧洞尺寸的变化,对蜗壳末端最大压力值将产生较大影响。
(5)蜗壳压力上升值和机组转速上升值与尾水隧洞设计方案关系不很大。压力升高率主要取决于关闭速率,转速上升率除与关闭速率有关外还与机组GD 2有关。
(6)变顶高尾水洞水流特性主要取决于下游水位的高低。低尾水位时呈典型的明渠非恒定流,中尾水位时呈明满流交替的混合非恒定流,而高水位时则为典型的有压非恒定流。变顶高尾水洞在中低水位时,明流段较长,其洞内水流波动为重力波,类似于调压室的质量波。调速器对这种低频的重力波不具有很好的调节作用,因此对小波动稳定性不利。对于下游高水位时,洞内的水流波动为高频的弹性波(水击波),此时调速器具有较好的调节作用。
(7)机组调节的动态品质主要取决于调速器参数。当调速器主要参数在正常整定范围内时,机组转速变化过程、导叶开度变化过程及蜗壳、尾水管进口的压力波动过程均随时间衰减、收敛,最终稳定在新的恒定状态。通过计算表明,小波动过程满足要求。
(8)本计算设定。式中,ΔHmax为蜗壳末端断面中心最大水击压力值;Hst为计算工况电站静水头。ξmax值的大小主要取决于导叶接力器的关闭速率,关闭速率越快,ξmax值越大。另外,ξmax还与水轮机导叶接力器行程与导叶开度曲线以及水轮机综合特性曲线有一定关系。过渡过程计算关心ξmax值,从本质上应更关心Hmax(蜗壳最大动水压力值),因为Hmax即为设计工作压力值,直接影响到水轮机和压力钢管的强度和钢板厚度要求。从校核水轮机强度的角度来看,应取绝对值。按规范的要求,蜗壳最大动水压力应在额定水头和最大水头下甩负荷条件进行计算,取其较大值。
(9)由于我国已建的水电站中还从未使用过变顶高尾水洞输水系统,缺少工程设计经验。另外在进行电算的过程中还做了一些简化假定,这些都可能使计算结果与真机值存在一定误差。