教授调压阀水轮机调节系统动态特性的计算

（资料性附录水轮机调节系统动态特性的计带有调压井水轮机调节系统稳定性基本方早在1904年D.Thoma在德国Heimbach电站观察到并研究了带有调压井的水轮机调节系算[10]

F

g 2g(Hhg我国已编有DL/T5058水电站调压井设计规范【5gg

2g

3hw2上述表达式中有如下定义和关系式：F调压井的稳定面积为更安全计DL/T5058【5Hg(Hg)min;L1f1H—水轮机水头，Hr及Hg分别表征额定和计算毛水头：hw1及hw2表征引水mteyyexx qeyexe

qhmt—水轮机转矩相对偏差；qt—水轮机流量相对偏差；y—接力器行程相对偏差；x—转速相对偏差；hey—水轮机转矩对导叶接力器行程的传递系数eqh—流量对水头的传递系数图B-11：隧洞；脚标21TaPxeyehFTdPbtTd图B-2由图B-1,B-2，HQ2

2 1 21HQ2

dQ2H

1

gf2

F 式中f1f2隧洞、压力管道面积；采用相对微增的表达方式及（B-1）的定义有

Q2QtHH'HKK 洞和压 基于流量的水力损失系数

2hw1rQ0

2hw2rQ0 压 中相对水头损失系数；Q0：计算点稳态流量；TeFeHr/Qr;调压井时间常数q

T ez(TW1pzh(TW2p2

（h)

TTp2Tpw1 1根据式（B-5）可有输出信号为h时的动态方程[9 Ep3W() 4 F Fp34E4Tw1Tw2Te;2

F4Tasxmt[m(t)eg Tdp

W() 式中TaGD020eg由图B-2，据式(B-2,5,6,7)可以组成带有调压井的调节系统的结构图定义enegex：水轮发电机组综合自调节系数；综合参数：kxeneqheqxeh;kyeyeqh ，参照图B-2，

Cp3CW )

Gp3Gp2 它表征当导叶开度变化时，水轮机力矩的变化。式中GiFieqhEi;CiGi,Ci(i1,2,3,4),同理有DikxEienFii12,3 Bp4W )

- Ap5Ap4 式中AiCiTdAi0,iA4A5A3A6

4 2AA3A1A4)(由式（B-10）中A2的表达式有A2eya1Teky(TW1TW212Te)Td{eyky(12)bten[1eqh(12

据式（B-11）有当Td0时A20的条件Tky(Tw1Tw2

eky y1对于理想水轮机ky1.0ey1.0,则有TeTw1Tw21(12),通常

Tw2

TeTw1/

n

(Hh3h h 稳定时间常数；水头换算系数：nhHr/(Hghw13hw2)；Te=Th.；Fe：实际调压井面积

FenfFTh安全系数

仅是在Td0时A20特定条件下的必要条件。

FenfFTh安全系数

1;水头换算系数

Febt0.6,

2:Td3:Td图B-3带有调压井的水轮机调节系统计算带有调压井的水轮机调节系统稳定性算例图B-3所示为当egoey0.55ex1.05eh1.5eqy0.65eqx0.1eqh，Ta=TW11.5秒，TW21.0秒，10.15,20.1,而Te分别相应于5秒，10秒，15秒，20（曲线1，2，3，4）时的稳定边界，同时绘出Tw值为2.5秒，1.0秒（曲线5，6）时带有简单管的水轮机调节系统的稳定边界。在此条件下TTh10Te稳定域扩大。当Te0.5TTh时水轮机调节系统的稳定域要稍小于TwTw1Tw2简单管时水轮机的稳定域。而它们的btmin极为接近（相差不到0.01）；当Te值大于0.5TTh1.0～2.0TTh，计算结果表明它们与Tw＝Tw1的简单条件下的btmin=0.145数值相差也不于0.01。当Te>2TTh时（图中已无法示出）调节系统的稳定边界更近于Tw＝Tw1时的稳定边界。可以认为：有调压井的稳定边界可以用Tw＝Tw1＋Tw2及Tw＝Tw1二种简单管时的稳定边界来描述，特别是当Te值为1.0～2.0TTh时它们的稳定边界均位于这两种稳定边界曲线之间.由图B-3 b)可见调节系统过渡过程具有明显的振荡特性。例如，当nf＝0.5，bt＝0.6，Td分别为3.7″，5.7″，7.7″时，振荡周期分别为27″，24″，22″。由式(B-5)带有调压井的水轮机调节系统的隧洞-调压井系统固有频率：1/Tw1Te 系阻尼系数

0.16带有简单引水管时的水轮机调节系统稳定Te=0（B-6）降阶，令TwTw1Tw2;12

Bp2BW

m(t) Ap3Ap2A A4A2[bt(enkx)(emyky)]TdkyTwA1emykyB3

Ai i1,2,3,4AAAA

（B- 2 1 (eyky

kb[T(1e)kT]k y[T]

x y

（B- b(ek)(ek 由式（B-15）可有简单管时bt值的极限最低值表达式（稳定边界的一条渐进线b

t

T(1e)k x带有简单引水管时水轮机调节系统过渡过1） 2）btenB-5简单管引水水轮机调节系统的过渡过程（y0