长输管线耦合发电系统水轮机参数选择及过渡过程分析

【摘要】：水能资源是全球公认的清洁能源，无论从技术上还是经济上都是目前一种比较成熟的能源。水轮机是一种将河流中蕴藏的水能转换成旋转机械能的原动机，水流流过水轮机时，通过主轴带动发电机将旋转机械能转换成电能。长输管线中的水经过减压阀时，减压阀节流将耗去很大的能量，长期作用必然会对阀体产生气蚀磨损、噪音、振动等一系列问题。针对类似问题，可以尝试利用水轮机代替减压阀，借助水轮机将高压水的一部分能量转换成便于利用的电能。要求水轮机的尾水压力不影响供水系统的进水压头，并且通过水轮机的流量同时满足供水系统的需水量。 本文以“黑龙江省双鸭山市长距离输水管线工程”为背景，进行耦合水力发电系统，在满足供水系统的前提下，将消耗在减压阀上的水能通过水轮机转换为便于利用的电能，最终取得双赢的效果。在长距离输水系统和水力发电系统耦合过程中，最大困难在于确定水轮机的位置，本文借助长距离输水系统现有的模拟数据，经过研究计算，最终确定水轮机的安装位置。依据水电站选择设计水轮机的原理，设计选择合适的水轮机型号并进行校核。 最后确保系统的安全性，计算水锤压力和机组转速上升值，并协调他们之间的矛盾，防止水锤压力过高对引水管道及水轮机蜗壳造成危害。调节保证计算，使得机组转速上升均在规范允许范围内，确保耦合系统的安全性和稳定性。同时，将分析结果与实际工程相结合，提出减小水锤压强和解决调保矛盾的措施，对以后类似工程起到指导作用。