水轮机筒阀电液控制系统联合仿真与试验研究

论文摘要

本文紧密结合天津市科技支撑重点项目“水轮机筒阀及电液控制系统开发与应用”,以研究筒阀电液控制系统在开启、关闭和机组飞逸紧急关闭等过程中的动态特性为目的,对水轮机筒阀机电液系统进行了建模和仿真分析。论文主要研究内容和成果如下:(1)在介绍水轮机筒阀的作用、特点以及国内外应用现状的基础上,提出了一种机械、液压、电气相结合的电液同步控制方式,并介绍了该系统的组成和控制策略。(2)结合多缸同步控制研究和筒阀仿真的现状,采用相关动力学理论知识对筒阀本体部分进行了分析,并分析了筒阀多个接力器同步误差产生的原因,为仿真模型的建立奠定基础。(3)在介绍筒阀工作原理的基础上,为解决筒阀接力器负载较难确定和多个接力器耦合的问题,采用了联合仿真的方式进行分析。运用AMESim软件建立筒阀液压系统模型,运用LMS Virtual.Lab建立了筒阀机械结构的模型,并建立了筒阀本体和活塞杆的弹性体模型,通过设置接口模块参数建立两个软件之间的联系。仿真分析了接力器缸径误差和内泄漏对筒阀开启、关闭和机组飞逸紧急关闭过程的影响,重点分析了动水关闭筒阀时由水动力产生的下拉力和倾覆力矩对机组飞逸紧急关闭筒阀过程的影响。(4)通过将仿真结果与筒阀在云南南沙水电站和马堵山水电站试验结果对比分析,表明本文建立的仿真模型与实际情况相符。同时也验证了该筒阀电液控制系统满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 水轮机筒阀国内外现状
• 1.2.1 国外应用现状
• 1.2.2 国内应用现状
• 1.3 筒阀相关技术现状
• 1.3.1 多缸同步控制技术
• 1.3.2 筒阀试验与仿真技术
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 水轮机筒阀电液控制系统简介
• 2.1 引言
• 2.2 筒阀电液电液控制系统技术要求
• 2.3 筒阀系统总体方案
• 2.3.1 液压系统组成
• 2.3.2 电气系统组成
• 2.4 筒阀各种工况工作原理
• 2.5 筒阀相关理论分析
• 2.5.1 筒阀本体动力学分析
• 2.5.2 同步误差产生原因分析
• 2.5.3 动水关筒阀时水动力分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 筒阀机电液联合仿真建模
• 3.1 引言
• 3.2 液压系统建模
• 3.3 机械结构建模
• 3.4 联合仿真设置
• 3.4.1 联合仿真方式
• 3.4.2 联合仿真接口设置
• 3.4.3 联合仿真注意事项
• 3.5 本章小结
• 第四章 筒阀机电液联合仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 筒阀开启过程仿真分析
• 4.2.1 仿真结果分析
• 4.2.2 缸径误差对开启过程的影响
• 4.2.3 接力器内泄漏对开启过程的影响
• 4.3 筒阀关闭过程仿真分析
• 4.3.1 仿真结果分析
• 4.3.2 缸径误差对关闭过程的影响
• 4.3.3 接力器内泄漏对关闭过程的影响
• 4.4 机组飞逸紧急关闭过程仿真分析
• 4.4.1 仿真结果分析
• 4.4.2 下拉力对机组飞逸紧急关闭过程的影响
• 4.4.3 倾覆力矩对机组飞逸紧急关闭过程的影响
• 4.4.4 缸径误差对机组飞逸紧急关闭过程的影响
• 4.4.5 接力器内泄漏对机组飞逸紧急关闭过程的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 水轮机筒阀电液控制系统试验研究
• 5.1 引言
• 5.2 水轮机筒阀电液控制系统组成
• 5.2.1 液压系统组成
• 5.2.2 机械结构部分的组成
• 5.2.3 电气系统组成
• 5.3 筒阀试验研究
• 5.3.1 同步控制和速度控制试验
• 5.3.2 整体性能试验
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 参加科研情况和发表论文说明
• 致谢