本書針對軸流式水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計與安全調(diào)控技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)研究，以數(shù)學(xué)模型計算、三維數(shù)值模擬、物理模型試驗及現(xiàn)場試驗相結(jié)合的方式，兼顧中低水頭水電站布置結(jié)構(gòu)特點，以及運(yùn)行調(diào)度要求，提出河床式水電站尾水波動機(jī)理及降低尾水波動的技術(shù)措施，研發(fā)軸流轉(zhuǎn)槳式雙調(diào)節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組水力過渡過程計算模型及方法，闡述軸流式水輪發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行綜合調(diào)控技術(shù)，為中低水頭水電站水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計、泄水建筑物布置及電站安全調(diào)度運(yùn)行提供參考。

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水利水電工程1. 500m級順層陡傾料場邊坡穩(wěn)定與安全監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)，水力發(fā)電學(xué)會科技獎三等獎，2015年，排名第3。

目錄
第1章 緒論 1
1.1 徑流式水電站運(yùn)行穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀 1
1.2 金沙水電站工程簡介 2
1.3 本書的主要研究內(nèi)容 3
1.3.1 大型軸流式水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計 3
1.3.2 電站尾水波動研究 5
1.3.3 軸流式水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)保證計算 5
1.3.4 泄洪或發(fā)電條件下電站安全調(diào)控技術(shù) 6
1.3.5 研究成果 6
第2章 軸流式水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計關(guān)鍵技術(shù) 8
2.1 軸流式水輪發(fā)電機(jī)組選型設(shè)計 8
2.1.1 軸流式水輪機(jī)水力設(shè)計方法 8
2.1.2 大容量軸流式水輪機(jī)流場計算及分布規(guī)律 12
2.2 軸流式水輪發(fā)電機(jī)組性能參數(shù)優(yōu)化及運(yùn)行穩(wěn)定性研究 22
2.2.1 大容量軸流式水輪機(jī)水力參數(shù)選擇 22
2.2.2 軸流式水輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性影響因素及指標(biāo) 28
2.3 軸流式水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計 31
2.3.1 水輪機(jī) 31
2.3.2 發(fā)電機(jī) 38
2.4 軸流式水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計創(chuàng)新與實踐 47
2.4.1 機(jī)組單機(jī)尺寸和水頭變幅大 47
2.4.2 取得的先進(jìn)創(chuàng)新技術(shù) 47
第3章 泄洪發(fā)電條件下電站尾水波動 48
3.1 技術(shù)背景 48
3.1.1 電站尾水波動對機(jī)組運(yùn)行的影響 48
3.1.2 電站尾水波動影響因素 49
3.1.3 工程水力學(xué)研究方法與發(fā)展現(xiàn)狀 49
3.1.4 消浪防波措施研究現(xiàn)狀 50
3.2 泄洪消能方案及設(shè)計條件 53
3.2.1 基本條件 53
3.2.2 泄洪消能建筑物布置與設(shè)計 57
3.2.3 泄洪消能建筑物運(yùn)行調(diào)度方式 57
3.2.4 水體波動表征方式 58
3.3 電站尾水波動特性 59
3.3.1 試驗設(shè)計與試驗條件 59
3.3.2 電站尾水水面波動特性 61
3.3.3 電站尾水管壓力波動特性 63
3.3.4 物理模型分析成果 76
3.4 電站尾水波動特性數(shù)值模擬研究 77
3.4.1 數(shù)值模擬方法基本原理 77
3.4.2 計算模型與計算條件 87
3.4.3 各工況流場計算成果 92
3.4.4 數(shù)值模擬流場成果與模型試驗成果對比分析 106
3.4.5 水體波動計算分析 109
3.4.6 數(shù)值分析結(jié)果 123
3.5 降低尾水波動措施研究 123
3.5.1 消浪措施比選 123
3.5.2 各方案試驗效果 125
3.5.3 降低尾水波動措施效果 134
3.6 電站尾水波動理論創(chuàng)新實踐 134
3.6.1 技術(shù)創(chuàng)新點 134
3.6.2 推廣應(yīng)用及效益 135
第4章 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組過渡過程關(guān)鍵技術(shù) 136
4.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 136
4.2 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組負(fù)荷變化規(guī)律研究 137
4.2.1 概述 137
4.2.2 機(jī)組正常開機(jī)與停機(jī) 137
4.2.3 機(jī)組正常增、減負(fù)荷 137
4.2.4 事故停機(jī)及緊急停機(jī) 138
4.2.5 機(jī)組在電網(wǎng)中負(fù)荷突變 139
4.2.6 機(jī)組負(fù)荷變化組合 139
4.2.7 電網(wǎng)自調(diào)節(jié)特性 140
4.3 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)過渡過程通用計算理論方法和程序 140
4.3.1 有壓系統(tǒng)非恒定流數(shù)學(xué)模型 141
4.3.2 電站小波動計算理論和方法 142
4.3.3 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)調(diào)節(jié)保證電算方法 142
4.3.4 引水發(fā)電系統(tǒng)布置參數(shù)、計算模型簡化及結(jié)果 150
4.4 軸向水推力預(yù)測模型研究 152
4.4.1 軸向水推力預(yù)測模型1 153
4.4.2 軸向水推力預(yù)測模型2 154
4.4.3 軸向水推力預(yù)測模型3 154
4.4.4 減小軸向水推力的措施 154
4.5 軸流式水輪機(jī)過渡過程計算方法 155
4.6 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組過渡過程計算程序創(chuàng)新及實踐 156
4.6.1 主要創(chuàng)新點 156
4.6.2 工程實踐 157
第5章 泄洪發(fā)電條件下軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行綜合調(diào)控技術(shù) 169
5.1 金沙水電站引水發(fā)電系統(tǒng)布置及機(jī)組參數(shù) 169
5.1.1 金沙水電站概況 169
5.1.2 金沙水電站動能參數(shù) 169
5.1.3 金沙水電站水輪發(fā)電機(jī)組性能參數(shù) 170
5.1.4 金沙水電站引水發(fā)電系統(tǒng)布置 171
5.2 調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計方案及優(yōu)化 173
5.2.1 調(diào)速系統(tǒng)簡介 173
5.2.2 調(diào)速器分類 173
5.2.3 調(diào)速器在電力系統(tǒng)中的作用 174
5.2.4 PID型調(diào)速器優(yōu)化設(shè)計 174
5.3 導(dǎo)葉不同關(guān)閉規(guī)律計算及分析 174
5.3.1 導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律設(shè)定 174
5.3.2 計算工況 175
5.3.3 直線關(guān)閉規(guī)律計算結(jié)果及分析 175
5.3.4 分段關(guān)閉規(guī)律計算結(jié)果及分析 179
5.4 下游尾水波動對機(jī)組影響分析 181
5.4.1 泄洪對水電站下游尾水波動的影響 181
5.4.2 尾水波動計算建模 182
5.4.3 尾水波動對機(jī)組特性的影響分析 182
5.5 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行綜合調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新 185
第6章 軸流式水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)試與試運(yùn)行 187
6.1 機(jī)組運(yùn)行試驗及啟動驗收 187
6.1.1 運(yùn)行試驗內(nèi)容 187
6.1.2 機(jī)組啟動驗收過程 188
6.2 機(jī)組運(yùn)行試驗結(jié)果 189
6.3 運(yùn)行現(xiàn)狀 196
6.3.1 機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)狀分析 196
6.3.2 機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)的主要問題與處理情況 198
6.4 機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)分析 199
參考文獻(xiàn) 201 附圖 203