Основы синтеза адаптивной САУ активной мощности гидроагрегатов ГЭС с поворотно-лопастной турбиной, страница 2

К.п.д. гидроагрегата вычисляют по формуле [1]:

где:  - активная мощность генератора ГА, МВт;

 - мощность, отбираемая турбиной от потока воды;

 - плотность воды на входе в турбину ГА, кг/м³;

 - ускорение свободного падения, м/с²;

 - объемный расход воды через турбину, м³/с;

 - напор турбины, м:

 - статический напор (разность уровней верхнего и нижнего бьефов), м;

 - суммарные гидравлические потери напора (сумма гидравлических потерь в подводящем водоводе  и перепада восстановления );

 - площадь поперечного сечения подводящего водовода, м²;

 - площадь сечения на выходе отсасывающей трубы, м²;

 - коэффициент Кориолиса, учитывающий неравномерность распределения скоростей потока воды по сечению водовода.

Однако расход воды через турбину не измеряют. Поэтому  для определения штатных КЗ применяют приближенную версию метода, разработанного в теории ПЛТ. Вместо реальных значений расхода воды через турбину используют расчетные значения, вычисленные по эмпирической формуле [3]:

где:  - коэффициент, величину которого определяют из условия, что максимальное значение к.п.д. натурной турбины равно максимальному значению к.п.д. турбины по заводской эксплуатационной характеристике при соответствующем напоре;

 - перепад давления в двух точках расходомерного створа водовода на входе в спиральную камеру направляющего аппарата (перепад давления), мм вод. ст.

Кроме того, суммарные гидравлические потери напора  определить нельзя. Поэтому при определении штатной комбинаторной зависимости вместо реального к.п.д. гидроагрегата  применяют индексный к.п.д.:  

при вычислении которого используют измеренные значения активной мощности , статического напора  и перепада давления .

Из формул (1)-(4) следует, что:

где

Однако формулы (3) и (4) не имеют ни теоретического, ни экспериментального обоснования. Кроме того, текущие (мгновенные) значения перепада давления в расходомерном створе водовода содержат неконтролируемые высокочастотные турбулентные пульсации давления, достигающие 30% от значений математического ожидания перепада давления. Но перепад давления в процессе энергетических испытаний определяют визуальным считыванием показаний дифференциального манометра. Вычисление математического ожидания перепада давления в этом методе не предусмотрено.

Комбинаторную зависимость определяют графическим методом по точкам огибающей частных ПХ.

Таким образом, существующий расчетно-графический метод определения комбинаторной зависимости ГА [2] содержит неконтролируемые методические и инструментальные погрешности. Поэтому необходимо выполнить экспериментальное исследование эффективности этого метода.

2.2. Экспериментальные исследования существующего метода

определения штатных комбинаторных зависимостей

Экспериментальное исследование метода получения штатных КЗ выполнено с использованием результатов натурных энергетических испытанийгидроагрегатов Волжской ГЭС,  выполненных  фирмой «ОРГРЭС».

2.2.1. Энергетические испытания гидроагрегата № 9 Волжской ГЭС

Натурные энергетические испытания этого гидроагрегата были выполнены  фирмой «ОРГРЭС» 11.06.2010г. при среднем напоре воды 22,8 м.

Испытания выполнялись в два этапа. На первом этапе управление ГА осуществлялось с использованием штатной КЗ. На втором этапе комбинатор был отключен, а управление осуществлял оператор в ручном режиме.

В создаваемых стационарных режимах выполняли измерение напора, перепада давления, активной мощности, открытия НА и угла разворота лопастей РК. Измеренные значения этих переменных были использованы сотрудниками фирмы «ОРГРЭС» для вычисления расчетных значений расхода воды через турбину, индексного к.п.д., частных пропеллерных характеристик, огибающей частных ПХ и уточненной КЗ.

Результаты таких исследований штатной комбинаторной зависимости ГА № 9 представлены на рис.1.

По точкам касания огибающей с пропеллерными характеристиками (рис.1) были получены уточненные значения открытий НА и углов разворота лопастей РК, т.е. уточненная КЗ. В результате сравнения штатной КЗ и уточненной КЗ сотрудники фирмы «ОРГРЭС» сделали следующие выводы [3]: