摘要：混流式水轮机综合特性曲线反映了水轮机高效率区域的特性,但不满足水轮机大范围内过渡过程仿真需求,在仿真前需要对水轮机低效率及负效率区域的特性进行拓展。目前常用的拓展方法其原理均是根据水轮机综合特性曲线中各参数的变化趋势并结合飞逸特性曲线等约束进行的拓展,没能充分考虑水轮机内在规律,拓展结果过度依赖个人经验,具有较大的随意性。该文通过分析水轮机各部件的能量损失建立了水轮机能量平衡关系式,结合流量调节方程对水轮机内特性模型进行了改进。针对改进后的内特性模型特点设计了一种遗传算法与最小二乘法相结合的参数辨识方法,采用水轮机综合特性曲线及飞逸特性曲线对模型参数进行了辨识,采用辨识后的水轮机模型绘制了较大范围的水轮机特性曲线并与实测特性曲线进行了比对,并结合实测结果对误差来源及误差对过渡过程影响进行了分析。结果表明改进后的混流式水轮机内特性模型能够正确描述水轮机特性,采用最小二乘法与遗传算法相结合的方法能够辨识模型中的参数,将该模型应用在水轮机外特性曲线拓展及过渡过程仿真中,机组过渡过程中最大转速上升率相对误差从2.11%降低到0.54%,最大压力上升率相对误差从10.70%降低到9.52%,说明该模型能够减小仿真误差、减小传统方法中对个人经验的依赖,对过渡过程计算提供了参考。

摘要：水轮机外特性主要受其几何尺寸影响,但目前尚没有探明水轮机外特性与其几何尺寸之间的关系式,在水轮机一维流动理论中无法采用水轮机几何尺寸信息对其外特性进行预测。本文在水轮机流量调节方程的基础上结合能量守恒定律建立了混流式水轮机的一维数学模型,得到了流量特性与力矩特性的显式表达式,可有效预测水轮机外特性曲线,并通过与实测数据的比对验证了该模型的正确性。文中提出的水轮机外特性曲线预测方法在水电站初步设计、过渡过程计算中混流式水轮机特性曲线延伸等领域具有重要的理论意义和实用价值。

摘要：针对潮汐电站水头变化频繁且变幅大、水轮机长时间偏离设计工况运行造成的机组运行效率和发电量低的问题,本文提出了一种变转速潮汐水轮发电机组,阐明了机组变速运行特性,分析了其效益。首先,基于水轮机模型综合特性曲线获得了其变速运行最优特性,在此基础上明确了机组在各水头和出力下最优转速的计算方法,为机组变速运行的控制提供了依据。其次,以江厦3号机组为例分析了机组变速运行的水轮机效率变化情况,机组正向运行效率最大提高23.39%,反向运行效率最大提高33.55%,说明变速运行可提高运行效率并改善运行工况。最后,比较了潮汐电站典型潮汐周期内机组变速运行发电量的变化情况,江厦电站3号机组发电量提高约3.65%,其中正向发电时长延长3 min,发电量提高0.97%,反向发电时长延长8 min,发电量提高10.40%,说明机组变速运行可延长发电时长、提高发电量。结果表明:机组变速运行是提高潮汐电站机组综合效益的有效途径。