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基于压力管道水流惯性的水轮机调节系统降阶方法技术方案

技术编号:11267916 阅读:130 留言:0更新日期:2015-04-08 14:00
一种基于压力管道水流惯性的水轮机调节系统降阶方法,包括如下步骤:①确定压力管道的动力方程;②分析压力管道水流惯性对系统频率动态响应的影响,得到响应曲线;③分析压力管道水头损失对系统频率动态响应的影响,得到响应曲线;④比较、确定对动态响应影响较小、同时忽略其又能够起到降阶作用的关键参数,保留水头损失项而忽略水流惯性项;⑤得到简化后的调节系统频率响应方程。其优点是:本发明专利技术方法理论依据充分,实现方式简单。保留了影响系统调节品质的主要方面、忽略了次要方面,一方面简化了数学模型,另一方面起到了降阶的作用。最终得到的4阶简化系统,包含了系统的主要影响因素,可以反映系统的动态特性,故降阶结果是准确可靠的。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种,包括如下步骤:①确定压力管道的动力方程;②分析压力管道水流惯性对系统频率动态响应的影响,得到响应曲线;③分析压力管道水头损失对系统频率动态响应的影响,得到响应曲线;④比较、确定对动态响应影响较小、同时忽略其又能够起到降阶作用的关键参数,保留水头损失项而忽略水流惯性项;⑤得到简化后的调节系统频率响应方程。其优点是:本专利技术方法理论依据充分,实现方式简单。保留了影响系统调节品质的主要方面、忽略了次要方面,一方面简化了数学模型,另一方面起到了降阶的作用。最终得到的4阶简化系统,包含了系统的主要影响因素,可以反映系统的动态特性,故降阶结果是准确可靠的。【专利说明】
本专利技术设及水轮机调节系统降阶方法,具体的说是一种基于压力管道水流惯性的 水轮机调节系统降阶方法。
技术介绍
对于带调压室的水电站,其水轮机调节系统在负荷扰动下会产生动态响应,动态 响应的程度则影响着系统的调节品质。调节品质是描述稳定的调节系统动态响应过程的快 速性和平稳性等,可用峰值时间、调节时间、超调量、振荡次数等动态性能指标来衡量,取决 于动态响应本身的波动特性。 在进行水轮机调节系统的调节品质的研究时,能够揭示动态响应过程的物理本质 的理论分析方法往往是研究者的首选。理论分析需要建立简单同时又能够真实反映系统所 有特性的数学模型,故在前人的研究中,往往从刚性水击模型、用水轮机的传递系数来表述 水轮机稳态特性、发电机采用一阶模型,电站单独运行(在孤立电网下运行)及忽略调速器 的非线性特性的假设出发,建立引水隧洞、调压室、压力管道、水轮机、发电机与调速器的线 性化数学模型。当W上所有子环节的线性化数学模型均采用最简单的模型时,得到的系统 综合传递函数及负荷阶跃扰动下的机组频率响应均为5阶: 【权利要求】1. 一种,其特征在于包括如下步 骤: ① 确定压力管道的动力方程式中,h为机组工作水头H与初始工作水头Htl的偏差相对值,h= (H-HC1) /Htl; Twt为压力管道的水流惯性时间常数,S ; qt为压力管道流量Qt与初始流量QtQ的偏差相对值,qt=(Qt-QtQ) /Qt。;t为时间变量; htQ为压力管道的水头损失,m; Htl为初始工作水头; z为调压室水位Z与初始水位Ztl的偏差相对值,z= (Z-ZJ/Z。; ② 分析压力管道水流惯性对系统频率动态响应的影响,得到响应曲线; ③ 分析压力管道水头损失对系统频率动态响应的影响,得到响应曲线; ④ 比较、确定对动态响应影响较小、同时忽略其又能够起到降阶作用的关键参数,保留 水头损失ht(l项而忽略水流惯性Twt项,将式(3)简化为如下形式⑤ 联合式(4)与其他子环节的基本方程,得到简化后的调节系统频率响应方程式中,X为转速响应的拉普拉斯变换,输出信号; S为拉普拉斯算子; aph为系数,是管道参数、机组参数与调速器参数的函数; mg(l为负荷阶跃相对值,即阶跃后负荷^与阶跃前负荷Mgtl的偏差相对值,Hlgtl = (Mg-Mg0) /Mg0; Ki为积分增益,Ki=l/btTd。【文档编号】G06F19/00GK104504250SQ201410753265【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日 【专利技术者】郭文成, 杨建东, 陈捷平, 滕毅 申请人:武汉大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于压力管道水流惯性的水轮机调节系统降阶方法,其特征在于包括如下步骤:①确定压力管道的动力方程h=-Twtdqtdt-2ht0H0qt-z---(3)]]>式中,h为机组工作水头H与初始工作水头H0的偏差相对值,h=(H‑H0)/H0;Twt为压力管道的水流惯性时间常数,s;qt为压力管道流量Qt与初始流量Qt0的偏差相对值,qt=(Qt‑Qt0)/Qt0;t为时间变量;ht0为压力管道的水头损失,m;H0为初始工作水头;z为调压室水位Z与初始水位Z0的偏差相对值,z=(Z‑Z0)/Z0;②分析压力管道水流惯性对系统频率动态响应的影响,得到响应曲线;③分析压力管道水头损失对系统频率动态响应的影响,得到响应曲线;④比较、确定对动态响应影响较小、同时忽略其又能够起到降阶作用的关键参数,保留水头损失ht0项而忽略水流惯性Twt项,将式(3)简化为如下形式h=-2ht0H0qt-z---(4)]]>⑤联合式(4)与其他子环节的基本方程,得到简化后的调节系统频率响应方程X(s)=-Σi=13bis3-iΣi=15ais5-img0/Ki---(5)]]>式中,X为转速响应的拉普拉斯变换,输出信号;s为拉普拉斯算子;ai、bi为系数,是管道参数、机组参数与调速器参数的函数;mg0为负荷阶跃相对值,即阶跃后负荷Mg与阶跃前负荷Mg0的偏差相对值,mg0=(Mg‑Mg0)/Mg0;Ki为积分增益,Ki=1/btTd。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:郭文成杨建东陈捷平滕毅
申请(专利权)人:武汉大学
类型:发明
国别省市:湖北;42

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