水泵水轮机特性曲线扩展方法与流程

本发明涉及水泵水轮机，尤其涉及一种水泵水轮机特性曲线扩展方法。

背景技术：

1、抽水蓄能电站作为大规模储能设施，在可再生能源并网背景下承担削峰填谷、调频调相等关键功能。水泵水轮机作为其核心设备，需要在水轮机工况和水泵工况两种模式下频繁切换运行。在产品设计初期对水泵水轮机进行数字仿真是优化产品设计和验证控制策略的有效手段，而特性曲线是数字仿真的核心输入参数。

2、制造商提供的综合特性曲线通常仅包含水轮机工况的数据，能够满足水轮机工况的数字仿真需求，但缺乏水泵工况的特性数据，无法满足水泵工况的数字仿真需求，限制了通过数字仿真手段进行多工况下的产品优化设计和控制策略验证。

3、因此，亟需一种能够获得水泵工况特性曲线数据的方法，以解决前述技术问题。

技术实现思路

1、为克服现有技术因缺乏水泵工况特性曲线数据而无法进行多工况数字仿真的技术缺陷，本发明提出一种水泵水轮机特性曲线扩展方法。

2、本发明提供的水泵水轮机特性曲线扩展方法，包括如下步骤：

3、s1.获取目标开度范围的水轮机工况的综合特性曲线，通过图像数字化处理得到不同单位转速下水轮机单位流量和效率的数值；并基于不同开度下所述单位转速和水轮机单位流量的对应关系，生成水轮机单位流量特性曲线；

4、s2.基于等效点转换法，估算水泵工况在相同单位转速和效率下的水泵单位流量；并基于所述单位转速和水泵单位流量的对应关系，生成水泵单位流量特性曲线；

5、s3.基于所述水轮机单位流量特性曲线和效率，计算水轮机单位力矩，并基于所述单位转速和水轮机单位力矩的对应关系，生成水轮机单位力矩特性曲线；基于所述水泵单位流量特性曲线和效率，计算水泵单位力矩，并基于所述单位转速和水泵单位力矩的对应关系，生成水泵单位力矩特性曲线。

6、进一步的，所述水泵单位流量采用如下公式进行估算：

7、；

8、其中，表示水泵单位流量，表示水轮机单位流量。

9、进一步地，步骤s3中，所述水轮机单位力矩和水泵单位力矩均采用如下公式进行计算：

10、；

11、其中，表示水轮机单位力矩或水泵单位力矩，表示水的容重，表示水轮机单位流量或水泵单位流量，表示效率，表示单位转速。

12、进一步的，步骤s1中，所述目标开度范围需满足：基于所述目标开度范围的综合特性曲线得到的水轮机单位流量特性曲线呈线性变化，且线性偏差不超过预设阈值。

13、本发明提供的水泵水轮机特性曲线扩展方法与现有技术相比具有如下优点：

14、1）本方法仅利用制造商提供的水轮机工况综合特性曲线，通过数字化处理和等效点转换法，即可获得水泵单位流量和水泵单位力矩数据，实现了从单一工况数据向多工况数据的扩展，为水泵水轮机多工况数字仿真提供输入参数，解决了制造商通常仅提供水轮机工况数据导致无法进行多工况数字仿真的问题；

15、2）本方法基于相似理论和能量守恒原理，利用等效点转换法在水轮机工况与水泵工况之间建立物理机理联系，通过线性比例关系估算水泵单位流量，避免了依赖大量实验测试或复杂数值计算，方法简单、计算效率高，可满足工程应用场合进行初步方案设计时的数字仿真需求。

1.一种水泵水轮机特性曲线扩展方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的水泵水轮机特性曲线扩展方法，其特征在于，步骤s2中，所述水泵单位流量采用如下公式进行估算：

3.根据权利要求1所述的水泵水轮机特性曲线扩展方法，其特征在于，步骤s3中，所述水轮机单位力矩和水泵单位力矩均采用如下公式进行计算：

4.根据权利要求1至3任一项所述的水泵水轮机特性曲线扩展方法，其特征在于，步骤s1中，所述目标开度范围需满足：基于所述目标开度范围的综合特性曲线得到的水轮机单位流量特性曲线呈线性变化，且线性偏差不超过预设阈值。