RU2717468C2 - Способ определения рабочей точки гидравлической машины и установка для осуществления указанного способа - Google Patents

Способ определения рабочей точки гидравлической машины и установка для осуществления указанного способа Download PDF

Info

Publication number
RU2717468C2
RU2717468C2 RU2017107718A RU2017107718A RU2717468C2 RU 2717468 C2 RU2717468 C2 RU 2717468C2 RU 2017107718 A RU2017107718 A RU 2017107718A RU 2017107718 A RU2017107718 A RU 2017107718A RU 2717468 C2 RU2717468 C2 RU 2717468C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
machine
real
coordinates
hydraulic
row
Prior art date
Application number
RU2017107718A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017107718A3 (ru
RU2017107718A (ru
Inventor
Квентин АЛЛУЭН
Николя ПЕРРИССЕН-ФАБЕР
Рено ГИЙОМ
Original Assignee
ДжиИ Риньюэбл Текнолоджиз
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ДжиИ Риньюэбл Текнолоджиз filed Critical ДжиИ Риньюэбл Текнолоджиз
Publication of RU2017107718A publication Critical patent/RU2017107718A/ru
Publication of RU2017107718A3 publication Critical patent/RU2017107718A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2717468C2 publication Critical patent/RU2717468C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/16—Stators
    • F03B3/18—Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
    • F03B3/183—Adjustable vanes, e.g. wicket gates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B15/00—Controlling
    • F03B15/02—Controlling by varying liquid flow
    • F03B15/04—Controlling by varying liquid flow of turbines
    • F03B15/06—Regulating, i.e. acting automatically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B15/00—Controlling
    • F03B15/02—Controlling by varying liquid flow
    • F03B15/04—Controlling by varying liquid flow of turbines
    • F03B15/06—Regulating, i.e. acting automatically
    • F03B15/14—Regulating, i.e. acting automatically by or of water level
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/02—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with radial flow at high-pressure side and axial flow at low-pressure side of rotors, e.g. Francis turbines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/30—Application in turbines
    • F05B2220/32—Application in turbines in water turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/80—Diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/84—Modelling or simulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/20—Purpose of the control system to optimise the performance of a machine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к способу определения рабочей точки гидравлической машины и к установке для осуществления указанного способа. Способ позволяет определить рабочую точку машины в рассматриваемом рабочем диапазоне, таком как режим турбины, и включает этапы, на которых a) определяют две координаты (N'11, T'11) первого ряда потенциальных рабочих точек машины для ориентации, относящейся к направляющим лопаткам, b) измеряют скорость вращения машины и c) определяют крутящий момент, создаваемый потоком воды в машине. Способ дополнительно включает этапы, в которых d) вычисляют две координаты (N11, T11) второго ряда потенциальных рабочих точек машины в зависимости от скорости вращения, измеренной на этапе b), и крутящего момента, определенного на этапе с), и е) выводят две координаты (N11_real, T11_real) рабочей точки, которая принадлежит как первому, так и второму ряду в указанном рассматриваемом рабочем диапазоне машины. Группа изобретений направлена на создание эффективного способа, который может быть реализован в условиях низкого падения воды. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к способу определения рабочей точки гидравлической машины, которая относится к установке для преобразования гидравлической энергии в механическую или электрическую энергию. Изобретение также относится к установке для преобразования гидравлической энергии в механическую или электрическую энергию, в которой этот способ может быть реализован.
В области преобразования гидравлической энергии важно знать рабочую точку гидравлической машины. Для этого необходимы некоторые физические значения, такие как скорость потока или полезный гидравлический напор установки. Проблема в том, что эти физические значения не могут быть правильно измерены.
В самом деле, даже если в некоторых случаях измерение полезного гидравлического напора и измерение скорости потока возможны, они не точны и трудно поддаются настройке.
Более того, прямое измерение скорости потока на крупных ГЭС не существует. Косвенные способы используются для определения необходимых физических величин. Одним из таких способов является способ Винтера-Кеннеди, который часто используется для измерения локальной эффективности. Однако этот способ нельзя использовать при условиях низкого падения воды. Кроме того, способ Винтера-Кеннеди основан на датчиках давления, соединенных с гидравлическим каналом с помощью вторичных небольших труб. Эти трубы в рабочих условиях могут быть забиты мусором, ржавчиной или песком, что влияет на точность измерений.
В Европейском патентном документе ЕР 1138941, 04.10.2001 описан способ вычисления рабочего напора гидравлической машины. Данный способ является ближайшим аналогом заявленного способа и включает определение двух координат (Q, H') первого ряда потенциальных рабочих точек гидравлической машины для ориентации, относящейся к направляющим лопаткам машины, измерение фактических значений открытия направляющих лопаток, расхода и мощности и, в случае несоответствия, корректирование значения гидравлического напора до тех пор, пока заданные и измеренные значения не совпадут.
Недостаток вышеуказанного способа заключается в том, что в ходе его осуществления не измеряют скорость вращения гидравлической машины, не определяют крутящий момент, создаваемый потоком воды, и, соответственно, не вычисляют координаты второго ряда потенциальных рабочих точек на основании скорости вращения и крутящего момента. Таким образом, значения, полученные с помощью данного способа, могут оказаться недостаточно точными.
В Европейском патентном документе ЕР 1138941, 04.10.2001 также описана установка для регулирования работы гидравлической машины путем вычисления ее рабочего напора. Данная установка является ближайшим аналогом заявленной установки и содержит средство регулирования, выполненное с возможностью определения выходных параметров машины и регулирования напора машины до тех пор, пока заданные и измеренные значения не совпадут.
Недостаток вышеуказанной установки заключается в том, что в ней не обеспечена возможность измерения скорости вращения машины, не обеспечена возможность определения крутящего момента, создаваемого потоком воды, и, соответственно, не обеспечена возможность вычисления координат второго ряда потенциальных рабочих точек на основании скорости вращения и крутящего момента. Таким образом, при вычислении напора гидравлической машины с помощью данной установки полученные значения могут оказаться недостаточно точными.
Настоящее изобретение направлено на решение этого недостатка, предлагая способ определения рабочей точки гидравлической машины, который является более эффективным и может быть реализован в условиях низкого падения воды.
Для этого согласно данному изобретению предложен способ, описанный в независимом п. 1 формулы изобретения.
Заявленный способ предназначен для определения рабочей точки гидравлической машины в рассматриваемом рабочем диапазоне и включает определение двух координат первого ряда потенциальных рабочих точек гидравлической машины для ориентации, относящейся к направляющим лопаткам машины, измерение скорости вращения машины, определение крутящего момента, создаваемого потоком воды на машине, вычисление двух координат второго ряда потенциальных рабочих точек машины в зависимости от измеренной скорости вращения и определенного крутящего момента и определение двух координат рабочей точки, которая принадлежит как первому ряду, так и второму ряду в указанном рассматриваемом рабочем диапазоне машины.
Благодаря настоящему изобретению можно определить полезный гидравлический напор и скорость потока гидравлической машины, найдя ее рабочую точку. Рабочая точка является результатом вычисления алгоритма, скомпилированного электронным блоком управления, что означает, что установка не содержит какого-либо измерительного устройства, связанного с потоком воды. Поэтому расчеты полезного гидравлического напора и скорости потока являются точными для «чистой» воды, а также для «грязной» воды, то есть воды, содержащей примеси, такие как мусор или песок.
Другие аспекты заявленного способа, которые являются предпочтительными, но не являются обязательными, указаны в пунктах 2-8 формулы изобретения.
Данное изобретение также относится к установке для преобразования гидравлической энергии в механическую или электрическую энергию, заявленной в независимом пункте 9 формулы изобретения.
Заявленная установка содержит гидравлическую машину, средство для определения двух координат первого ряда потенциальных рабочих точек гидравлической машины для ориентации, относящейся к направляющим лопаткам машины, средство для измерения скорости вращения машины, средство для определения крутящего момента, создаваемого потоком воды в машине, средство для вычисления двух координат второго ряда потенциальных рабочих точек машины в зависимости от измеренной скорости вращения и определенного крутящего момента и средство для вычисления двух координат рабочей точки, которая принадлежит как первому, так и второму ряду в рассматриваемом рабочем диапазоне машины.
Дополнительные аспекты заявленной установки, которые являются предпочтительными, но не являются обязательными, указаны в пунктах 10-13 формулы изобретения.
Изобретение ниже объяснено со ссылкой на чертежи и в качестве иллюстративного примера без ограничения цели изобретения. На чертежах:
Фиг. 1 изображает схематический разрез установки для преобразования гидравлической энергии в электрическую или механическую энергию, выполненной в соответствии с изобретением;
Фиг. 2 изображает график, иллюстрирующий два набора потенциальных рабочих точек гидравлической машины, относящихся к установке, выполненной в соответствии с Фиг. 1.
На Фиг. 1 представлена установка 2 для преобразования гидравлической энергии в механическую или электрическую энергию. Установка 2 содержит гидравлическую машину, в этом примере представляющую собой турбину 20 Фрэнсиса (диагональную гидротурбину), которая использует гидравлическую энергию для приведения вала 201 во вращении вокруг оси Z201. В рассмотренном примере вал 201 прикреплен к непоказанному ротору генератора переменного тока для производства электричества.
Турбина 20 содержит улитку 200, которая поддерживается бетонными блоками 22 и 24. Непоказанный здесь напорный трубопровод проходит между недоказанным здесь верхним по потоку резервуаром и улиткой 200. Этот напорный трубопровод генерирует принудительный поток F воды для питания турбины 20. Турбина 20 содержит рабочее колесо 202, которое окружено улиткой 200 и которое содержит лопатки 208, между которыми в рабочих условиях протекает вода. В результате этого рабочее колесо 202 вращается вокруг оси Z202, которая совмещена с осью Z201 вращения.
Вокруг рабочего колеса 202 установлен распределитель. Он содержит подвижные направляющие лопатки 206, равномерно распределенные вокруг колеса 202. Перед и вокруг распределителя расположен предварительный распределитель, который образован неподвижными лопатками 204, равномерно распределенными вокруг оси вращения Z202 рабочего колеса 202.
Под рабочим колесом 202 расположена всасывающая труба 26, выполненная с возможностью удаления воды вниз по потоку.
Направляющие лопатки 206 распределителя имеют регулируемый шаг вокруг оси Z206 параллельно оси вращения Z202 рабочего колеса 202. Следовательно, они могут поворачиваться вокруг оси Z206 для регулирования расхода воды. Направляющие лопатки 206 ориентированы под одинаковым углом относительно закрытого положения. Другими словами, они синхронизированы. Открытие направляющих лопаток, то есть степень открытия направляющих лопаток относительно их закрытого положения известно, поскольку это параметр, который контролируется.
Универсальная характеристика турбины представляет собой совокупность рабочих точек, каждая из которых определяется четверкой значений N11, T11, Q11 и Y, где Y является открытием направляющих лопаток 206. При заданном Y=Y_real из универсальной характеристики может быть извлечена кривая «постоянного открытия». Чтобы облегчить понимание, триплеты значений N'11, T'11 и Q'11 относятся ко всему набору рабочих точек кривой постоянного открытия. Триплеты значений N'11, Т'11 и Q'11 образуют первую серию потенциальных рабочих точек.
На Фиг. 2 показан пример С1 кривой постоянного открытия. На этом чертеже рабочие точки расположены только в зависимости от их координаты вдоль оси N11 и от их координаты вдоль оси Т11. Кривая постоянного открытия изображена пунктирной линией. Известно, что при рассматриваемом открытии направляющих лопаток рабочая точка турбины 20 находится где-то на кривой С1 постоянного открытия. Ряд потенциальных рабочих точек N'11, Т'11 и Q'11 обновляется, если по какой-либо причине изменяется открытие направляющих лопаток.
Далее ниже объясняется способ определения рабочей точки турбины 20. Рабочая точка турбины 20 является точкой, имеющей координаты N11_real, T11_real, Q11_real.
На Фиг. 2 верхний правый квадрант соответствует режиму турбины, в котором требуется определить рабочую точку машины. Режим турбины соответствует квадранту, где N11 и T11 являются положительными.
По определению, Т11, N11 и Q11 являются характеристическими параметрами гидравлической машины. Они задаются следующими уравнениями:
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
где Т - крутящий момент, создаваемый потоком F воды на рабочем колесе 202, N - скорость вращения турбины 20, D - диаметр рабочего колеса 202, Н - полезный гидравлический напор установки 2, Q - расход установки 2.
На основании вышеприведенных уравнений Т11 может быть выражено в виде функции N11, как представлено в следующем уравнении:
Figure 00000004
Скорость N вращения турбины 20 может быть определена путем измерения частоты генератора переменного тока, соединенного с валом 201. Крутящий момент Т, создаваемый потоком F воды на машине, может быть рассчитан на основе уравнения динамического импульса, примененного к валу 201 машины. Это уравнение подробно описано ниже:
Figure 00000005
где J - момент инерции вала 201, а М - крутящий момент, создаваемый генератором переменного тока на валу 201.
Затем можно вычислить две координаты N11, Т11 второго ряда потенциальных рабочих точек, основанных на Уравнении 4. На Фиг. 2 рабочие точки позиционируются в зависимости от их координаты вдоль оси N11 и их координаты вдоль оси Т11. Для ясности графика потенциальные рабочие точки второго ряда представлены кривой С2 в полной строке. Этот второй ряд потенциальных рабочих точек является динамическим, поскольку он зависит от скорости вращения N турбины и крутящего момента Т, создаваемого потоком F воды на рабочем колесе 202. В результате второй ряд потенциальных рабочих точек обновляется по функции вариации скорости N вращения и/или изменения крутящего момента Т.
Второй ряд содержит потенциальные рабочие точки турбины 20 при определенной скорости N вращения рабочего колеса 202 и при определенном крутящем моменте Т, создаваемом потоком F воды на рабочем колесе 202. Другими словами, известно, что при определенной скорости N вращения и крутящего момента Т, рабочая точка турбины 20 находится где-то на кривой С2, соединяющей точки второго ряда.
Две координаты действительной рабочей точки турбины 20 могут быть затем определены путем определения точки, которая принадлежит как первому, так и второму ряду. Эта действительная рабочая точка расположена на пересечении между кривой С1 постоянного открытия и кривой С2. N11_real обозначает координату реальной рабочей точки вдоль оси N11, а Т11_real обозначает координату действительной рабочей точки вдоль оси T11. На практике две координаты N11_real и Т11_real действительной рабочей точки могут быть численно интерполированы. Действительная рабочая точка выводится в рассматриваемом рабочем диапазоне машины, то есть в режиме турбины в этом примере. На основании Уравнения 1 или 2 определение координат N11_real, T11_real действительной рабочей точки позволяет рассчитать полезный гидравлический напор Н установки 2. Этот расчет полезного гидравлического напора особенно полезен, когда непосредственное измерение полезного гидравлического напора невозможно или не точно. Например, расчет полезного гидравлического напора может быть интегрировано в систему управления контуром, направленную на стабилизацию полезного гидравлического напора гидравлической машины с S-характеристиками. S-характеристики могут встречаться при запуске насосной турбины в режиме турбине или в турбине Френсиса в условиях высокого падения воды.
Знание N11_real и Т11_real позволяет определить третью координату Q11_real путем интерполяции универсальная характеристики. Затем на основе Уравнения 3 рассчитывают скорость Q потока F, проходящего через турбину 20.
Этапы расчета алгоритма определения полезного гидравлического напора Н и расхода Q выполняются автоматически непредставленным электронным блоком управления, который может быть интегрирован в контроллер турбины.
Далее можно вычислить некоторую частную производную, связанную с четверкой N11_real, Q11_real, T11_real, Y реальной рабочей точки, например, некоторую частную производную
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
. Они являются неотъемлемой частью квадруплета рабочей точки и используются в качестве входных данных для определения управляющих параметров для турбины 20, таких как ориентация направляющих лопаток.
В непредставленном альтернативном варианте выполнения изобретения аналогичный способ может быть реализован для определения рабочей точки двойной регулируемой турбины, такой как турбина Каплана (поворотно-лопастная гидротурбина) или капсульная гидротурбина. Турбина с двойным регулированием содержит рабочее колесо с подвижными лопатками. Скорость потока воды, циркулирующей вокруг рабочего колеса, также регулируется благодаря ряду направляющих лопаток. В этом случае определяется первый ряд потенциальных рабочих точек N'11, Т'11 для ориентации, относящейся к подвижным лопаткам турбины с двойным регулированием, и для открытия, относящегося к направляющим лопаткам. Используя вышеописанный способ, можно провести такой же расчет, чтобы получить полезный гидравлический напор и расход воды, протекающей через турбину с двойным регулированием.
В непредставленном альтернативном варианте выполнения вращение вала 201 используется для питания механического устройства. Затем установка 2 преобразует гидравлическую энергию в механическую.
В непредставленном альтернативном варианте выполнения способ может быть реализован на насосе или насосной турбине.
В непредставленном альтернативном варианте выполнения рабочий диапазон, в котором определяется рабочая точка, соответствует режиму насоса.
Технические признаки различных вариантов выполнения и альтернативные варианты осуществления изобретения, описанные выше, могут быть объединены вместе для создания новых вариантов выполнения изобретения.

Claims (26)

1. Способ определения рабочей точки гидравлической машины в рассматриваемом рабочем диапазоне, отличающийся тем, что он включает этапы:
a) определения двух координат (N'11, Т'11) первого ряда потенциальных рабочих точек гидравлической машины для ориентации, относящейся к направляющим лопаткам (206) машины,
b) измерения скорости (N) вращения машины,
c) определения крутящего момента (Т), создаваемого потоком (F) воды в машине,
d) вычисления двух координат (N11, Т11) второго ряда потенциальных рабочих точек машины в зависимости от скорости (N) вращения, измеренной на этапе b), и крутящего момента (Т), определенного на этапе с), и
e) определения двух координат (N11_real, T11_real) рабочей точки, которая принадлежит как первому ряду, так и второму ряду в указанном рассматриваемом рабочем диапазоне машины.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после этапа е) выполняют этап f), на котором вычисляют полезный гидравлический напор (Н), с которым работает гидравлическая машина, на основании двух координат рабочей точки (N11_real, T11_real), вычисленных на этапе е), и скорости (N) вращения или крутящего момента (Т), определенных на этапе b) или с).
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что после этапа е) выполняют этап g), на котором вычисляют, на основании двух координат (N11_real, T11_real) рабочей точки, определенных на этапе е), третью координату (Q11_real) рабочей точки машины.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что
после этапа е) выполняют этап f), на котором вычисляют полезный гидравлический напор (Н), с которым работает гидравлическая машина, на основании двух координат рабочей точки (N11_real, T11_real), вычисленных на этапе е), и скорости (N) вращения или крутящего момента (Т), определенных на этапе b) или с),
после этапа е) выполняют этап g), на котором вычисляют, на основании двух координат (N11_real, T11_real) рабочей точки, определенных на этапе е), третью координату (Q11_real) рабочей точки машины,
после этапов f) и g) выполняют этап h), на котором вычисляют расход (Q) воды, проходящей через машину, на основании полезного гидравлического напора (Н), вычисленного на этапе f), и третьей координаты (Q11_real) рабочей точки, вычисленной на этапе g).
5. Способ по п. 3 или 4, отличающийся тем, что он дополнительно включает этап, на котором вычисляют частную производную
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
связанную с координатами (N11_real, Q11_real, T11_real) рабочей точки машины, где γ - открытие направляющих лопаток (206).
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на этапе d) действительную рабочую точку (N11_real, T11_real) получают путем интерполяции.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что гидравлическая машина представляет собой турбину с двойным регулированием, содержащую рабочее колесо с подвижными лопатками, при этом на этапе а) две координаты (N'11, Т'11) первого ряда потенциальных рабочих точек также определяют для ориентации, относящейся к подвижным лопаткам машины.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный рабочий диапазон представляет собой режим турбины указанной гидравлической машины.
9. Установка (2) для преобразования гидравлической энергии в механическую или электрическую энергию, содержащая гидравлическую машину и отличающаяся тем, что она дополнительно содержит:
- средство для определения двух координат (N'11, Т'11) первого ряда потенциальных рабочих точек гидравлической машины для ориентации, относящейся к направляющим лопаткам (206) машины,
- средство для измерения скорости (N) вращения машины,
- средство для определения крутящего момента (Т), создаваемого потоком (F) воды в машине,
- средство для вычисления двух координат второго ряда потенциальных рабочих точек (N11, Т11) машины в зависимости от измеренной скорости (N) вращения и определенного крутящего момента (Т) и
- средство для вычисления двух координат (N11_real, T11_real) рабочей точки, которая принадлежит как первому, так и второму ряду в рассматриваемом рабочем диапазоне машины.
10. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что гидравлическая машина представляет собой турбину (20) Фрэнсиса.
11. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что гидравлическая машина представляет собой турбонасос.
12. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что гидравлическая машина представляет собой турбину с двойным регулированием, содержащую рабочее колесо с подвижными лопатками, при этом в средстве для определения двух координат (N'11, Т'11) первого ряда рабочих точек также учитывается ориентация, относящаяся к подвижным лопаткам машины.
13. Установка по любому из пп. 9-12, отличающаяся тем, что указанный рабочий диапазон представляет собой режим турбины указанной гидравлической машины.
RU2017107718A 2014-09-15 2015-08-18 Способ определения рабочей точки гидравлической машины и установка для осуществления указанного способа RU2717468C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14290276.6 2014-09-15
EP14290276.6A EP2995808B8 (en) 2014-09-15 2014-09-15 Method for determining the operating point of a hydraulic machine and installation for converting hydraulic energy
PCT/EP2015/068927 WO2016041719A1 (en) 2014-09-15 2015-08-18 Method for determining the operating point of a hydraulic machine and installation for converting hydraulic energy

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017107718A RU2017107718A (ru) 2018-10-17
RU2017107718A3 RU2017107718A3 (ru) 2019-01-25
RU2717468C2 true RU2717468C2 (ru) 2020-03-23

Family

ID=51628079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017107718A RU2717468C2 (ru) 2014-09-15 2015-08-18 Способ определения рабочей точки гидравлической машины и установка для осуществления указанного способа

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10598145B2 (ru)
EP (1) EP2995808B8 (ru)
KR (1) KR102343779B1 (ru)
CN (1) CN106687684B (ru)
ES (1) ES2627314T3 (ru)
PT (1) PT2995808T (ru)
RU (1) RU2717468C2 (ru)
WO (1) WO2016041719A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3836335A1 (en) * 2019-12-12 2021-06-16 GE Renewable Technologies Method for coupling a hydroelectric power plant to the grid comprising at least two hydroelectric units

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0303170A2 (en) * 1987-08-14 1989-02-15 Hitachi, Ltd. Control system for a variable speed hydro-power plant apparatus
EP0739087A2 (en) * 1995-04-21 1996-10-23 General Electric Company Asynchronous conversion method and apparatus for use with variable speed turbine hydroelectric generation
DE19860617C1 (de) * 1998-12-29 2000-10-05 Voith Hydro Gmbh & Co Kg Verfahren zum Anfahren eines Maschinensatzes, umfassend eine Pumpturbine und einen Motorgenerator
EP1138941A2 (de) * 2000-03-31 2001-10-04 Reinhard Steiner Verfahren zur Ermittlung der Nettofallhöhe von Turbinen
RU2012124101A (ru) * 2009-11-13 2013-12-20 Джанкарло АЛЬФОНСИ Высокоэффективная турбина с увеличенной удельной мощностью

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19719406C1 (de) * 1997-05-12 1998-11-19 Voith Hydro Gmbh & Co Kg Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Maschine
JP4337270B2 (ja) 2001-04-05 2009-09-30 株式会社日立製作所 ポンプ水車
JP2009221971A (ja) 2008-03-17 2009-10-01 Toshiba Corp ポンプ水車
JP5314441B2 (ja) 2009-01-20 2013-10-16 日立三菱水力株式会社 遠心型水力機械
DE102011115034A1 (de) * 2011-10-07 2013-04-11 Voith Patent Gmbh Verfahren zur Primärregelung eines Wasserkraftwerks
JP5956885B2 (ja) 2012-09-19 2016-07-27 株式会社東芝 水力機械およびその運転方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0303170A2 (en) * 1987-08-14 1989-02-15 Hitachi, Ltd. Control system for a variable speed hydro-power plant apparatus
EP0739087A2 (en) * 1995-04-21 1996-10-23 General Electric Company Asynchronous conversion method and apparatus for use with variable speed turbine hydroelectric generation
DE19860617C1 (de) * 1998-12-29 2000-10-05 Voith Hydro Gmbh & Co Kg Verfahren zum Anfahren eines Maschinensatzes, umfassend eine Pumpturbine und einen Motorgenerator
EP1138941A2 (de) * 2000-03-31 2001-10-04 Reinhard Steiner Verfahren zur Ermittlung der Nettofallhöhe von Turbinen
RU2012124101A (ru) * 2009-11-13 2013-12-20 Джанкарло АЛЬФОНСИ Высокоэффективная турбина с увеличенной удельной мощностью

Also Published As

Publication number Publication date
CN106687684A (zh) 2017-05-17
KR20170055517A (ko) 2017-05-19
EP2995808B8 (en) 2017-08-09
EP2995808A1 (en) 2016-03-16
RU2017107718A3 (ru) 2019-01-25
US10598145B2 (en) 2020-03-24
RU2017107718A (ru) 2018-10-17
ES2627314T3 (es) 2017-07-27
CN106687684B (zh) 2019-06-04
EP2995808B1 (en) 2017-04-26
PT2995808T (pt) 2017-06-22
US20170254313A1 (en) 2017-09-07
KR102343779B1 (ko) 2021-12-24
WO2016041719A1 (en) 2016-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. A selected literature review of efficiency improvements in hydraulic turbines
CN109724820B (zh) 一种水电机组在线监测***的水轮机工作效率计算方法
Hoghooghi et al. A new low-cost swirler for axial micro hydro turbines of low head potential
Jošt et al. Numerical simulation of flow in a high head Francis turbine with prediction of efficiency, rotor stator interaction and vortex structures in the draft tube
CN109404202A (zh) 一种贯流式水轮机最优协联优化方法
Cervantes et al. Turbine-99 unsteady simulations–Validation
RU2717468C2 (ru) Способ определения рабочей точки гидравлической машины и установка для осуществления указанного способа
RU2354851C1 (ru) Способ контроля режимов работы компрессора и устройство для его осуществления
CN107270983B (zh) 基于瞬时流量的数据搭建超声波流量模型的方法
Benišek et al. The comparative analysis of model and prototype test results of Bulb turbine
US20170268478A1 (en) Method for stabilizing the rotation speed of a hydraulic machine with s-characteristics and installation for converting hydraulic energy into electrical energy
CN203978524U (zh) 一种火电厂循环冷却水量自动控制装置
JP5841386B2 (ja) 可変速揚水発電装置
JP2018071100A (ja) 水力発電システム、水力発電方法及び水力発電プログラム
Benigni et al. Development of a high specific speed Kaplan pit-type turbine–numerical and experimental verification
Ruprecht et al. Simulation of the water hammer in a hydro power plant caused by draft tube surge
RU2005126270A (ru) Способ адаптивной коррекции комбинаторной зависимости поворотно-лопастной гидротурбины
KR101369332B1 (ko) 전력 ｓｃａｎ에 의한 소수력발전기 최대출력 제어 방법
CN104458307B (zh) 一种渠道引水式电站水轮机能量特性测试水位控制方法
Shtork et al. Evolution of a swirling flow in a draft tube model at transient operation regimes
Joßberger et al. Influence of the inlet boundary conditions on numerical flow simulations of a model kaplan turbine
Fuls et al. Application of the nozzle analogy to easily predict steam turbine performance with minimal geometric input
Bucur et al. 85 years of continuous operation of a HPP. Part 2-Unsteady operation regimes
GB2535856A (en) Control system and control method of circulating water pump
SU672370A1 (ru) Способ регулировани режимов работы поворотнолопастной гидротурбины