[发明专利]一种泵站复杂水力系统变速运行水力参数优化方法

权利要求书

1.一种泵站复杂水力系统变速运行水力参数优化方法，其特征在于，所述泵站复杂水力系统变速运行水力参数优化方法包括：

结合泵站各种水力元件以及主要控制元件的特性和主要运行控制策略技术，构建了带溢流堰的变截面调压井、带溢流堰的出水池、各级岔管、工作球阀、备用球阀、大型离心泵的参数化水力分析模型；

对模型运行工况进行水力调节参数优化和率定，确定系统运行控制的关键系统参数及调节控制参数；

针对优化的系统参数，在水机电变频控制下进行暂态过渡过程分析，确定系统暂态过程及暂态控制参数。

2.如权利要求1所述的泵站复杂水力系统变速运行水力参数优化方法，其特征在于，所述泵站复杂水力系统变速运行水力参数优化方法具体包括：

结合干河泵站水力系统涉及的各种水力元件以及主要控制元件的特性，利用水力系统分析及优化控制软件WANDA平台定义干河泵站相应的水力和控制元件，创建反映干河泵站水机电控制系统特点和特色的带变频器、阀门启/停PID控制器、变速调节控制元件调频控制系统的大型泵站水力过渡过程控制分析模型；

使用水力系统分析及优化控制软件WANDA对干河泵站水机电控制系统模型在各种可能的运行工况条件下进行不同进水池水位、不同转速、不同调压井直径、不同泵组转动惯量、不同水泵出口阀门关闭规律组合768种工况的水力调节参数优化和率定，确定系统运行控制的关键系统参数及调节控制参数包括调压井直径、泵组转动惯量GD²、水泵出口阀门型式及启闭规律、泵组的最大倒转转速；

针对优化选择确定的系统参数，在水机电变频控制下进行各种系统暂态过渡过程分析，确定泵站系统暂态过程及暂态控制参数，在此基础完成对泵组在不同转速下正常开启参数、正常关闭参数、失电停泵的水力系统参数优化设计。

3.如权利要求1所述的泵站复杂水力系统变速运行水力参数优化方法，其特征在于，具体优化方法如下：

(1)调压井直径优化

调压井涌浪高度随调压井直径增大而降低，相同调压井直径和泵组转动惯量情况下，水泵转速越大，涌浪越高；泵组转动惯量大小对调压井涌浪周期没有明显的相关性，对涌浪高度有些微影响；调压井溢流与否以及溢流时间长短主要取决于上游水位，在计算的几个调压井在直径8m、9m、10m、11以及12m范围内，其涌浪振荡均是衰减的，调压井时稳定的。设计取调压井直径为10m；

(2)泵组转动惯量GD²优化

结合系统需要的泵组转动惯量目标值整体试算系统稳定性，泵组转动惯量GD²从110t.m²优化为90t.m²，大大减轻泵组重量降低设备投资；

(3)水泵出口主阀开启参数优化

在不同特征水位和泵运行方式下，以调压井最低涌浪水位1739.6m、泵后最小压力、阀后最大压力作为控制目标，优化主阀开启规律及相邻机组主阀开启的时间间隔。通过优化分析，并考虑工程运行特点及阀门动态特性，确定工作阀门按50s线性开启，相邻机组开启时间间隔为100s，即开启完成100s后，再实施下一台机组工作阀的开启；

(4)水泵出口主阀关闭参数优化

在不同特征水位和泵运行方式下，以调压井最高涌浪水位1795.5m、阀后最大、最小压力为控制目标，优化主阀关闭规律及相邻机组主阀关闭的时间间隔。通过优化分析，并考虑工程运行特点及阀门动态特性，确定阀门按40s双线性关闭，即前20s关闭80％，后20s关闭20％；相邻机组关闭时间间隔100s关闭，即关闭完成100s后，再实施下一台机组工作阀的关闭。

4.如权利要求2所述的泵站复杂水力系统变速运行水力参数优化方法，其特征在于，所述确定系统运行控制的关键系统参数及调节控制参数中，关键系统参数及调节控制参数包括调压井直径、泵组转动惯量GD²、水泵出口阀门型式及启闭规律、泵组的最大倒转转速。