以有壓管道非恒定流微分方程組為基礎(chǔ),結(jié)合碗牛壩水電站具體邊界條件,建立了基于特征線法的描述水電站突甩負(fù)荷過(guò)渡過(guò)程的數(shù)值模型,全面細(xì)致地模擬出了該電站突甩負(fù)荷過(guò)渡過(guò)程中任一時(shí)刻壓力管道任一斷面各水力要素和機(jī)組各工況參數(shù)的瞬變規(guī)律,為該電站的設(shè)計(jì)及安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了技術(shù)依據(jù),對(duì)類(lèi)似工程也有一定的參考價(jià)值。

闡明了水電站設(shè)計(jì)中幾個(gè)涉及概念的問(wèn)題,包括水利和動(dòng)能計(jì)算的有關(guān)內(nèi)容,如調(diào)洪、供電范圍、開(kāi)發(fā)任務(wù)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等。

運(yùn)用外特性數(shù)值解法，結(jié)合湯峪水電站具體情況，建立了突甩負(fù)荷過(guò)渡過(guò)程求解的數(shù)學(xué)模型，并編制了計(jì)算程序；針對(duì)不同導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律和不同調(diào)壓閥行程及其組合情況，進(jìn)行了多種方案的求解，從而了解了有關(guān)水力要素及機(jī)組工況參數(shù)的瞬變規(guī)律，為電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了依據(jù)

本文針對(duì)南方某大型水電站,進(jìn)行水力機(jī)組甩負(fù)荷大波動(dòng)過(guò)渡過(guò)程模擬。在計(jì)算軟件matlab的支持下,模擬出了壓力變化曲線和轉(zhuǎn)速變化曲線,繼而得出引水系統(tǒng)最大壓力升高和蝸殼末端最大轉(zhuǎn)速升高。通過(guò)電站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果之間的對(duì)比,驗(yàn)證二者之間的一致性,這種模擬和對(duì)比結(jié)果也可以為同類(lèi)型水電站的調(diào)節(jié)保證計(jì)算和穩(wěn)定性分析提供一定的參考。

水荷載是水工隧洞的主要荷載,在隧洞結(jié)構(gòu)計(jì)算中,通常把水壓力作為邊界條件處理,常常忽略水流流速急劇變化引起大幅度波動(dòng),動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?shì)能引起內(nèi)部壓力升高,從而形成壓力波,產(chǎn)生巨大壓力,對(duì)水工隧洞的結(jié)構(gòu)計(jì)算影響較大。本文以浩口水電站引水隧洞典型斷面為例,針對(duì)是否考慮水擊壓力的兩種不同工況,進(jìn)行同精度計(jì)算比較。

本文引用薄壁圓管容器的應(yīng)力計(jì)算公式和虎克定律，推求出鋼管的彈性抗力系數(shù)，并借用彈性地基梁計(jì)算理論，對(duì)壓力鋼管在水擊壓力作用下的徑向變位進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)而對(duì)水擊波速計(jì)算公式進(jìn)行修正，提出新的波速計(jì)算公式。該公式對(duì)低水頭電站水擊壓力較小時(shí)，更符合實(shí)際情況，有較高的精度。

論述了水電站低水頭、低負(fù)荷運(yùn)行工況的危害，指出為了保證電站機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定和安全運(yùn)行，提高電站的電能和水利綜合效益，必須采取合理調(diào)度、合理分配負(fù)荷等措施。

介紹了江西省武寧縣盤(pán)溪水電站低水頭、低負(fù)荷運(yùn)行工況造成汽蝕破壞、機(jī)組振動(dòng)和機(jī)組出力、效率下降,最后提出了相應(yīng)的對(duì)策.

給出了水電站甩負(fù)荷后機(jī)組間相互影響的水力計(jì)算原理和具體方法,對(duì)水電站引水系統(tǒng)常用的布置方式給出了相應(yīng)的邊界方程,并作了實(shí)例計(jì)算研究。

新疆譯普小小電站在幾種的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中常常因負(fù)荷在較大范圍內(nèi)的突然變化,而引起水擊和轉(zhuǎn)速的劇變,雖然這種水擊和轉(zhuǎn)速的劇變限制在一定的范圍內(nèi)還是允許的。但象澤普水電站這樣一直存在著水擊壓力和機(jī)組轉(zhuǎn)速升高的長(zhǎng)期隱患,急需進(jìn)行技術(shù)改造。

水電站導(dǎo)流洞開(kāi)挖爆破是一項(xiàng)重要工程。首先要對(duì)水電站的地質(zhì)構(gòu)造和具體的概況進(jìn)行了解；其次要根據(jù)其地質(zhì)特點(diǎn)分析選擇爆破的位置，在根據(jù)爆破點(diǎn)的情況分析爆破方案；最后，根據(jù)方案內(nèi)容進(jìn)行周密計(jì)算，研究方案的可行性；本文針對(duì)龍灘水電站右岸導(dǎo)流洞開(kāi)挖爆破實(shí)踐進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)龍灘水電站的分析，了解水電站爆破實(shí)踐的具體操作。

為了確保某電站機(jī)組甩負(fù)荷的安全,對(duì)具有上游調(diào)壓室、一管三機(jī)布置的復(fù)雜引水管路系統(tǒng)進(jìn)行了機(jī)組甩負(fù)荷過(guò)渡過(guò)程數(shù)值模擬計(jì)算,確定了合理的導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律,并將其作為機(jī)組設(shè)計(jì)和運(yùn)行的依據(jù)。

為了促使小水電電價(jià)趨向合理，不斷提高經(jīng)濟(jì)效益，提高群眾辦電的積極性。山西省晉城市對(duì)全市裝機(jī)５００ｋｗ以上１６處水電站進(jìn)行了調(diào)查研究，通過(guò)調(diào)查分析確定上網(wǎng)電價(jià)０．２２元／ｋｗ．ｈ。

由于調(diào)節(jié)保證設(shè)計(jì)涉及多專業(yè),計(jì)算邊界條件復(fù)雜多變,因此調(diào)節(jié)保證計(jì)算工況的選擇難度較大.根據(jù)水工建筑物、壓力鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和水輪機(jī)設(shè)計(jì)對(duì)調(diào)節(jié)保證計(jì)算的要求,提出了調(diào)節(jié)保證計(jì)算工況的選擇方法.

分析\"兩低\"運(yùn)行工況三個(gè)方面的危害,提出解決問(wèn)題的措施.

由于調(diào)節(jié)保證設(shè)計(jì)涉及多專業(yè),計(jì)算邊界條件復(fù)雜多變,因此調(diào)節(jié)保證計(jì)算工況的選擇難度較大。根據(jù)水工建筑物、壓力鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和水輪機(jī)設(shè)計(jì)對(duì)調(diào)節(jié)保證計(jì)算的要求,提出了調(diào)節(jié)保證計(jì)算工況的選擇方法。

碗米坡水電站計(jì)劃將機(jī)組單機(jī)額定功率由80mw提高到85mw,本文結(jié)合真機(jī)試驗(yàn)及仿真計(jì)算情況對(duì)超額定功率運(yùn)行甩負(fù)荷過(guò)渡過(guò)程指標(biāo)是否滿足調(diào)節(jié)保證要求,是否滿足機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行要求進(jìn)行分析,提出導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化方案,得出在優(yōu)化導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律進(jìn)行科學(xué)調(diào)整后機(jī)組可滿足超額定功率運(yùn)行的調(diào)保及相應(yīng)安全要求的結(jié)論。

泰順縣三插溪電站裝機(jī)２×２．２萬(wàn)ｋｗ，主接線方式為兩機(jī)一變，供水為一管兩機(jī)，在完成單機(jī)甩負(fù)荷試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)符合要求后，進(jìn)行了兩機(jī)聯(lián)合甩負(fù)荷試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)調(diào)速器未能執(zhí)行正常關(guān)閉程序，過(guò)渡過(guò)程不符合要求，但機(jī)組過(guò)速保護(hù)和緊急停機(jī)系統(tǒng)工作正常，經(jīng)分析系由調(diào)速器發(fā)出頻網(wǎng)故障信號(hào)并使運(yùn)行方式切換為手動(dòng)而導(dǎo)致過(guò)程保護(hù)緊急停機(jī)造成，同時(shí)對(duì)頻網(wǎng)故障的原因進(jìn)行了分析。

提出了中小型水電站過(guò)渡過(guò)程的壓力管道非恒定流數(shù)學(xué)模型、阻抗式調(diào)壓井?dāng)?shù)學(xué)模型、水輪機(jī)特性方程和機(jī)組運(yùn)動(dòng)方程,以落腳河水電站為例,按照現(xiàn)場(chǎng)甩負(fù)荷的條件,用設(shè)計(jì)時(shí)所采用的計(jì)算方法反算,所得理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值均較接近,說(shuō)明設(shè)計(jì)時(shí)所采用的計(jì)算方法是正確的,計(jì)算成果是可信的。

水電站短期優(yōu)化調(diào)度對(duì)于水資源高效利用具有重要的作用,負(fù)荷過(guò)程變化頻繁是制約優(yōu)化調(diào)度成果實(shí)用性和增加水電站群系統(tǒng)優(yōu)化求解難度的關(guān)鍵.以天生橋一級(jí)水電站為研究對(duì)象,基于峰荷、腰荷及基荷等3個(gè)特征負(fù)荷的水電站日典型負(fù)荷過(guò)程,引入基荷系數(shù)和調(diào)峰系數(shù)2個(gè)特征參數(shù),推導(dǎo)了特征負(fù)荷與特征參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,提出了水電站短期優(yōu)化計(jì)劃的快速制作方法.該方法實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的高效降維,增強(qiáng)了優(yōu)化成果的適用性和可操作性.實(shí)例應(yīng)用表明該方法既可得到最優(yōu)解、也可得到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的負(fù)荷圖范圍.

糯扎渡水電站的最大工作水頭為215m,安裝了9臺(tái)機(jī)組;其尾水系統(tǒng)采用3臺(tái)機(jī)共用一個(gè)調(diào)壓室和一條尾水隧洞的布置方式,無(wú)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)借鑒,應(yīng)進(jìn)行水擊和調(diào)壓室涌浪的研究.為此,采用特征線法,以尾水支洞與調(diào)壓室連接處的壓力為紐帶,對(duì)該水電站尾水管水擊和調(diào)壓室涌浪進(jìn)行了聯(lián)合求解,模擬了典型工況尾水管的水擊時(shí)間過(guò)程和調(diào)壓室涌浪時(shí)間過(guò)程,得出了尾水管的最大水擊壓力和其發(fā)生的位置,以及調(diào)壓室的最低涌浪水位.數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合.尾水位在最低和正常水位之間變動(dòng),突甩負(fù)荷時(shí),尾水系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生真空;調(diào)壓室最低涌浪水位高于設(shè)計(jì)所要求的最低涌浪水位,說(shuō)明該尾水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是合理的.

黃土灣水電站為無(wú)調(diào)節(jié)徑流式小型水電站,結(jié)合其實(shí)際運(yùn)行情況,從強(qiáng)化電站管理、優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行方式、降低綜合廠用電率等經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施方面進(jìn)行了分析與探討,取得了不錯(cuò)的效果。