【摘 要】
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伴随经济不断发展以及互联网时代的到来,各行业对电力仍有持续增长的需求,水电作为可再生的清洁能源,在电能供应中发挥越来越关键的作用。水电站经济效益的高低与水轮机性能有很
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伴随经济不断发展以及互联网时代的到来,各行业对电力仍有持续增长的需求,水电作为可再生的清洁能源,在电能供应中发挥越来越关键的作用。水电站经济效益的高低与水轮机性能有很大关系,水电站的验收、调试、维护等都需要对水轮机进行水力性能试验;而其中最重要和困难的一项工作就是水轮机绝对流量的获取。因此对操作便捷、测量准确、同时成本较低的流量测量计算方法的研究,在水轮机水力性能试验中兼具技术层面及经济层面的重要意义。 常用测流方法,如流速面积法、示踪法、超声波法等,进行现场测量时,会受到测量仪器精度、安装操作繁琐、数据分析困难等因素的限制;而压力-时间法进行流量的测量计算,所需停机时间少、精度和可靠性较高,同时成本较低,应用前景广阔。因此,本课题基于瞬变流理论对压力-时间流量计算方法进行相关研究。 首先,基于拟稳态摩阻模型模拟水电站引水管内,不同关阀规律下水锤产生的压力-时间曲线,在此基础上建立压力-时间法流量积分模型,其中压力损失项采用稳态摩阻进行计算;算例结果表明初始流量计算值具有较高精度,最小相对误差为0.04%。对不同模拟管长进行流量计算,发现当模拟管段较长时,相对误差较大。 其次,考虑到拟稳态摩阻模型进行瞬变流的模拟,不能真实地反映有压管内压力曲线的衰减过程,因此采用Brunone非稳态附加摩阻模型进行关阀压力-时间曲线的模拟、验证,并根据非稳态压力-时间曲线,采用稳态摩阻、非稳态摩阻两种流量算法进行关阀流量求解;算例结果表明:稳态摩阻算法可以得到较好的计算值,最大相对误差为1.5%,但采用Brunone附加摩阻修正的非稳态摩阻流量算法具有更好的准确性和稳定性。 最后,将稳态摩阻流量算法和非稳态摩阻流量算法模拟计算结果与实验数据进行对比分析;结果表明:采用两种模型流量算法,计算精度均能达到工程要求精度,流量估值相对误差均在±0.5%,非稳态摩阻流量算法稳定性和可靠性更好,与稳态摩阻算法相比,相对误差可减小0.14%。
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