Page 73 - 2021年第52卷第10期

［9］
型；程远楚 则将 MATLAB 与水轮机调节系统过渡过程数值计算结合起来。
为了与文献［1-3］形成一个相互包容的标准体系，在国家能源局“替代调压井的新型调压阀及其
控制系统研究与电站示范应用”科技项目支持下，项目组完成了带调压阀的水轮机调速器实时仿真系
统的研制，开发了包含水轮机、发电机、引水系统、水轮机调速器等环节在内的水轮机调节系统过
渡过程计算软件，并承担了多项以调压阀代替调压井的工程的计算分析工作。在此基础上编制了中
国电力联合会团体标准《带调压阀水轮机调节系统技术导则（T/CEC419）》，其中明确提出，水轮发电
机组过渡过程特性计算包含下列基本内容：（1）启动过程计算；（2）空载扰动调节过程计算；（3）带负
荷调节过程计算；（4）甩负荷调节过程计算。只要带调压阀的水轮机调节系统在上述过渡过程中保证
稳定，就可以采用调压阀替代调压井 ［10］ ，从而大大拓宽了调压阀的应用领域。
本文采用 T/CEC419 建议的方法对有长引水管、带调压阀的水轮机调节系统过渡过程特性进行计
算分析。该工程为水库渠首电站：（1）长 800 m、管径 3.6 m 的引水管道已建好；（2）电站设计有 2 台
转桨式水轮发电机组和 1 台定桨式水轮发电机组。该电站水流惯性时间常数 T 高达 27 s。此工程如可
w
以实现“以阀代井”，将获得较大的经济效益。

2 转桨式水轮机调节系统过渡过程计算公式

2.1 转桨式水轮机实时单位转速、单位流量、单位力矩的计算 由水轮机单位流量、水轮机单位力
矩、水轮机单位转速计算公式，
单位流量：
Q = f (a，n ，φ )
11 q 11
单位力矩：
M = f (a，n ，φ )
11 m 11
式中：φ为水轮机轮叶转角实时相对值， φ = ϕ (ϕ - ϕ ) 。
t max min
可得水轮机流量、力矩计算公式，
流量：
Q = Q D 2 H
11 1
力矩：
M = M D H
3
11 1
单位转速：
n = nD H
11 1
采用相对参数值计算方法用“ Δ ”表征偏差值；下角标“o”表征稳态值，“r”表征额定值。则有：
n = n + Δn；x = n n ；x = Δn n ；h = H H ；h = ΔH H ；q = Q Q ；m = M M ；y = Y y ；
o o o r r o o r r 11 11 11r 11 11 11r o o max
y = ΔY Y 。
max
在缺少相关资料时，常取线性化假设，即导叶、各类闸阀相对开度及桨叶相对转角与相应的接
力器相对位移线性相关，如：Y=α、Y =α 、Y =φ。由以上相应公式可得水轮机相对单位转速、流量、
v
v
r
力矩计算公式。
相对单位转速：
x = n n 11r (x + x ) h + h
=
11 11 o o
相对单位流量：
q = Q Q = q h + h
r 11 o
相对单位力矩：

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