目錄
第1章 水泵水輪機(jī)全特性空間曲面表征與構(gòu)建 1
1.1 水泵水輪機(jī)全特性的表征方式 1
1.1.1 四象限全特性平面表征方式 1
1.1.2 單位參數(shù)為縱橫坐標(biāo)的全特性平面表征方式 4
1.1.3 全特性空間曲面的表征方式 4
1.2 全特性NURBS曲面重建與外延理論 5
1.2.1 曲線與曲面的參數(shù)表達(dá) 5
1.2.2 NURBS基本概念 6
1.2.3 曲面擬合參數(shù)優(yōu)化算法 8
1.2.4 全特性曲面開度內(nèi)插 12
1.2.5 全特性曲面開度線外延 12
1.3 實(shí)例分析 17
1.3.1 重構(gòu)曲面對(duì)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)逼近精度分析 21
1.3.2 重構(gòu)曲面內(nèi)插開度線精度分析 23
1.3.3 重構(gòu)曲面外延開度線精度分析 26
參考文獻(xiàn) 29
符號(hào)說明 30
第2章 水泵水輪機(jī)全特性變化規(guī)律 34
2.1 全特性曲線數(shù)據(jù)庫建立 34
2.1.1 水泵水輪機(jī)特征參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化 34
2.1.2 數(shù)據(jù)庫建立 35
2.2 全特性曲線特征點(diǎn)的變化規(guī)律 37
2.2.1 全特性曲線特征點(diǎn)與比轉(zhuǎn)速 37
2.2.2 回歸分析基本理論 37
2.2.3 高效點(diǎn)單位參數(shù)與比轉(zhuǎn)速的統(tǒng)計(jì)性分析 38
2.2.4 坐標(biāo)交點(diǎn)單位參數(shù)與比轉(zhuǎn)速的統(tǒng)計(jì)性分析 40
2.3 全特性空間曲面特征交線的變化規(guī)律 41
2.3.1 特征交線定義與提取 41
2.3.2 特征交線理論公式推導(dǎo)和理想化處理 44
2.3.3 任意比轉(zhuǎn)速特征交線構(gòu)造 50
2.3.4 特征交線變化規(guī)律 54
參考文獻(xiàn) 54
符號(hào)說明 55
第3章 任意比轉(zhuǎn)速水泵水輪機(jī)全特性曲線構(gòu)造 59
3.1 全特性多區(qū)間的空間變換 60
3.1.1 全特性曲線分區(qū)與標(biāo)準(zhǔn)化 60
3.1.2 全特性曲線的空間變換 61
3.2 任意比轉(zhuǎn)速全特性曲線的構(gòu)造方法 64
3.2.1 四維數(shù)據(jù)建立與插值 64
3.2.2 全特性曲線的逆變換與構(gòu)造結(jié)果 65
3.2.3 反S曲線處理 67
3.3 基于Java與Matlab混合編程實(shí)現(xiàn)全特性曲線的構(gòu)造 69
3.3.1 Java和Matlab混合編程原理 69
3.3.2 全特性構(gòu)造系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 69
參考文獻(xiàn) 71
符號(hào)說明 72
第4章 基于全特性空間曲面過渡過程的數(shù)學(xué)模型 74
4.1 基于空間曲面的水輪發(fā)電機(jī)組過渡過程的數(shù)學(xué)模型 75
4.1.1 有壓管道非恒定流方程 75
4.1.2 發(fā)電機(jī)一階方程 76
4.1.3 導(dǎo)葉運(yùn)動(dòng)方程或調(diào)速器方程 76
4.1.4 水輪機(jī)特性方程 79
4.2 基于轉(zhuǎn)速偏差函數(shù)且給定導(dǎo)葉開度的機(jī)組邊界條件求解 80
4.2.1 求解流程 80
4.2.2 Ω的單調(diào)性及在搜索邊界的符號(hào)判別 81
4.3 實(shí)例分析 86
參考文獻(xiàn) 88
符號(hào)說明 89
第5章 水泵水輪機(jī)反S特性與機(jī)組過渡過程 93
5.1 水泵水輪機(jī)反S特性形成機(jī)理與測量 93
5.1.1 反S特性形成機(jī)理 93
5.1.2 反S特性曲線測量 99
5.2 反S特性與飛逸穩(wěn)定性的內(nèi)在聯(lián)系 101
5.2.1 數(shù)學(xué)模型 101
5.2.2 波動(dòng)解析分解 102
5.2.3 飛逸穩(wěn)定性及影響因素 104
5.2.4 模型試驗(yàn)及與數(shù)值模擬的對(duì)比 107
5.2.5 小結(jié) 108
5.3 反S特性與甩負(fù)荷水擊壓強(qiáng)的內(nèi)在聯(lián)系 108
5.3.1 數(shù)學(xué)模型 109
5.3.2 反S區(qū)過渡過程特性 111
5.3.3 反S特性與水擊壓強(qiáng)關(guān)聯(lián)性 112
5.3.4 小結(jié) 114
參考文獻(xiàn) 114
符號(hào)說明 116
第6章 基于反S特性的運(yùn)行穩(wěn)定性及調(diào)節(jié)品質(zhì) 119
6.1 水泵水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的線性數(shù)學(xué)模型 119
6.1.1 輸水管道子系統(tǒng)的水擊模型 119
6.1.2 水輪機(jī)模型 123
6.1.3 調(diào)速器模型 126
6.1.4 發(fā)電機(jī)負(fù)荷模型 128
6.2 水輪機(jī)工作區(qū)域的穩(wěn)定性 129
6.2.1 依據(jù)林納德奇帕特判據(jù)的穩(wěn)定性分析 129
6.2.2 采用非線性數(shù)學(xué)模型進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)證及調(diào)節(jié)品質(zhì)分析 131
6.3 水泵水輪機(jī)空載穩(wěn)定性 137
6.3.1 空載點(diǎn)的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 137
6.3.2 空載工況波動(dòng)特性分析 139
6.3.3 空載擾動(dòng)數(shù)值仿真 141
參考文獻(xiàn) 142
符號(hào)說明 143
第7章 水泵水輪機(jī)過渡過程中脈動(dòng)壓強(qiáng)的數(shù)值模擬 146
7.1 實(shí)測壓強(qiáng)波動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻和頻域分析 147
7.1.1 實(shí)測壓強(qiáng)波動(dòng)信號(hào)的時(shí)域分析 147
7.1.2 實(shí)測壓強(qiáng)波動(dòng)信號(hào)的頻域分析 151
7.2 利用水泵水輪機(jī)模型試驗(yàn)脈動(dòng)壓強(qiáng)等值線圖的脈動(dòng)壓強(qiáng)的模擬方法 152
7.2.1 脈動(dòng)壓強(qiáng)等值線的分布特點(diǎn)及外延 153
7.2.2 脈動(dòng)壓強(qiáng)等值線的內(nèi)插算法 154
7.3 實(shí)例分析及對(duì)過渡過程中脈動(dòng)壓強(qiáng)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí) 157
參考文獻(xiàn) 164
符號(hào)說明 165
第8章 基于反S特性及脈動(dòng)壓強(qiáng)的導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化 168
8.1 基于反S特性與脈動(dòng)壓強(qiáng)的水輪機(jī)甩負(fù)荷工況導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化理論 168
8.1.1 時(shí)間步長內(nèi)水頭平方根X的變化規(guī)律的理論分析 169
8.1.2 時(shí)間步長內(nèi)工況點(diǎn)移動(dòng)有向線段的分類及ΔX符號(hào)變化 171
8.1.3 機(jī)組甩負(fù)荷導(dǎo)葉拒動(dòng)工況軌跡線分區(qū)與X變化分析 173
8.1.4 機(jī)組甩負(fù)荷導(dǎo)葉關(guān)閉條件下軌跡線夾角變化對(duì)各分區(qū)ΔX的影響 174
8.1.5 基于反S特性的導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律的優(yōu)化原則 176
8.2 各種導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律的對(duì)比分析 183
8.2.1 直線關(guān)閉規(guī)律與先快后慢的兩段折線關(guān)閉規(guī)律 183
8.2.2 延時(shí)+快關(guān)及先慢后快兩段折線關(guān)閉規(guī)律、快關(guān)+延時(shí)+快關(guān)的三段折線關(guān)閉規(guī)律 186
8.2.3 球閥與導(dǎo)葉聯(lián)動(dòng)的關(guān)閉規(guī)律 187
8.2.4 導(dǎo)葉不同步裝置及關(guān)閉規(guī)律 189
8.2.5 水輪機(jī)工況各種導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律的應(yīng)用情況 192
8.3 水泵斷電工況特點(diǎn)及導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化 193
8.3.1 水泵工況初始開度的選擇 193
8.3.2 水泵斷電工況過渡過程的軌跡線與導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律的優(yōu)化 194
8.3.3 水泵斷電工況導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律的應(yīng)用情況 196
參考文獻(xiàn) 196
符號(hào)說明 197
第9章 抽水蓄能機(jī)組水力干擾與相繼甩負(fù)荷 200
9.1 水力干擾過渡過程 200
9.1.1 水力干擾數(shù)學(xué)模型 200
9.1.2 水力干擾模擬與分析 205
9.1.3 原型試驗(yàn)驗(yàn)證 214
9.1.4 小結(jié) 216
9.2 抽水蓄能機(jī)組相繼甩負(fù)荷 217
9.2.1 數(shù)學(xué)模型 217
9.2.2 相繼甩水擊壓強(qiáng)上升機(jī)理 221
9.2.3 驗(yàn)證與工程措施 223
9.2.4 小結(jié) 225
參考文獻(xiàn) 226
符號(hào)說明 227
第10章 抽水蓄能電站調(diào)壓室水力設(shè)計(jì) 231
10.1 基于調(diào)節(jié)保證控制的抽水蓄能電站調(diào)壓室設(shè)置條件 231
10.1.1 抽水蓄能機(jī)組過流特性 231
10.1.2 快速減小段流量變化過程的模擬及流量有效減小時(shí)間Ts的推導(dǎo) 232
10.1.3 上游調(diào)壓室設(shè)置條件及工程實(shí)例 236
10.1.4 下游調(diào)壓室設(shè)置條件及工程實(shí)例 240
10.2 “引水道上下游雙調(diào)壓室”系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性 242
10.2.1 基本方程與波動(dòng)穩(wěn)定條件 242
10.2.2 穩(wěn)定域變化的一般規(guī)律 243
10.2.3 穩(wěn)定斷面的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與要點(diǎn) 247
10.3 連接管對(duì)“引水道調(diào)壓室”系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的影響 248
10.3.1 長連接管調(diào)壓室穩(wěn)定斷面的推導(dǎo) 248
10.3.2 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)品質(zhì)分析 252
參考文獻(xiàn) 254
符號(hào)說明 256
第11章 抽水蓄能機(jī)組過渡過程模型試驗(yàn) 262
11.1 模型試驗(yàn)設(shè)計(jì) 262
11.1.1 輸水管道系統(tǒng)模型相似率 262
11.1.2 調(diào)壓室模型相似率 264
11.1.3 水泵水輪機(jī)模型相似率 265
11.1.4 調(diào)速器模型相似率 266
11.1.5 發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)模型相似率 268
11.1.6 正態(tài)模型相似率與變態(tài)模型相似率 269
11.2 模型試驗(yàn)裝置 270
11.2.1 模型管道與循環(huán)水道設(shè)計(jì) 271
11.2.2 模型抽水蓄能機(jī)組 272
11.2.3 電氣與控制系統(tǒng) 274
11.2.4 量測系統(tǒng) 275
11.3 模型試驗(yàn)結(jié)果 277
11.3.1 水泵水輪機(jī)反S特性的動(dòng)態(tài)測試 277
11.3.2 飛逸穩(wěn)定性試驗(yàn) 278
11.3.3 機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn) 280
11.3.4 兩臺(tái)機(jī)組相繼甩負(fù)荷試驗(yàn) 281
11.3.5 導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律試驗(yàn) 282
參考文獻(xiàn) 283
符號(hào)說明 284
第12章 抽水蓄能機(jī)組調(diào)試試驗(yàn)與反演預(yù)測分析 288
12.1 調(diào)試試驗(yàn)與反演預(yù)測分析的基本要求 288
12.1.1 測試的物理量及相應(yīng)測點(diǎn)的布置 288
12.1.2 傳感器的類型、精度、量程與頻率的選取 290
12.1.3 數(shù)據(jù)采集 292
12.2 反演及預(yù)測計(jì)算分析 293
12.2.1 反演預(yù)測計(jì)算所需資料 293
12.2.2 反演計(jì)算分析 301
12.2.3 預(yù)測計(jì)算分析 303
12.3 工程實(shí)例分析 305
12.3.1 黑麋峰抽水蓄能電站調(diào)試試驗(yàn)結(jié)果的時(shí)頻分析 305
12.3.2 洪屏抽水蓄能電站調(diào)試試驗(yàn)反演及預(yù)測分析 311
參考文獻(xiàn) 319
符號(hào)說明 320