ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДУ ОСЕРЕДНЕНИХ БЕЗРОЗМІРНИХ ПАРАМЕТРІВ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМУ РОБОТИ ВИСОКОНАПІРНОЇ ОБОРОТНОЇ ГІДРОМАШИНИ

Бічна панель сторінки статті

PDF
DOI: https://doi.org/10.20998/2411-3441.2019.2.10
Ключові слова:
оборотна гідромашина, втрати енергії, математична модель, режимні параметри, оптимальний режим, цільова функція

Основний зміст сторінки статті

Kseniya Rezvaya
https://orcid.org/0000-0002-2457-0097
Irina Tynyanova
https://orcid.org/0000-0003-1185-3458
Оleksandr Kosorukov
https://orcid.org/0000-0002-2854-2667

Анотація

Представлено аналіз робіт в області гідродинамічних розрахунків, який відзначає відсутність єдиних підходів в питанні систематизації та узагальнення результатів проведених досліджень. Запропоновано метод визначення оптимальних параметрів роботи оборотної гідромашини, що базується на безрозмірних осереднених параметрах. Даний метод дає можливість на ранніх етапах проектування нових проточних частин спрогнозувати енергетичні характеристики роботи насос-турбін, визначити їх оптимальні параметри, враховуючи при цьому особливості роботи. Він дозволяє визначити основні параметри в насосному режимі роботи агрегату, для подальшої перевірки енергетичних та кінематичних параметрів в турбінному режимі. В роботі представлені рівняння математичного моделювання робочого процесу обраним методом при вирішенні задачі впливу геометричних параметрів високонапірної оборотної гідромашини на параметри оптимального режиму. Також даний метод дослідження дозволяє візуалізувати отримані результати у вигляді прогнозної характеристики, графіків розподілу втрат, поверхонь ККД (повного або гідравлічного), т. д. У результаті проведення оптимізаційних розрахунків проточних частин гідромашин (ОРО200, ОРО500) було побудовано поверхні гідравлічного ККД, визначено кінематичні та енергетичні параметри, побудовано прогнозну характеристику, з нанесеною на ній линією максимального значення потужності. Проведений порівняльний аналіз отриманих результатів з результатами чісельного дослідження просторової течії і результатами фізичного експерименту показав добру збіжність, що свідчить про доцільність застосування обраного методу для дослідження високонапірних оборотних гідромашин.

Блок інформації про статтю

Номер
№ 2 (2019): Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Гідравлічні машини та гідроагрегати
Розділ
Статті

Посилання

Available at: https://www.unian.net/economics/energetics/2108346-ukraina-s-pomoschyu-gaes-povyisit-nadejnost-energosistemyi.html (accessed 01.11.2019).

Kucheryava I. M., Sorokina N. L. Shlyakhy rehulyuvannya hrafikiv navantazhennya ta upravlinnya spozhyvannyam elektrychnoyi enerhiyi [Ways of adjusting load schedules and controlling the consumption of electric energy]. Hidroenerhetyka Ukrayiny. 2007, no. 4, pp. 36–44.

Sinyugin V. Yu., Magruk V. I., Rodionov V. G. Gidroakkumuliruyushchie elektrostantsii v sovremennoy elektroenergetike [Pumped-storage power plants in modern power industry]. Moscow, ENAS Publ., 2008. 352 p.

Tikhomirova N. V. GAES na razvivayushchemsya energorynke: innovatsii i investitsii [PSP in the emerging energy market: innovation and investment]. Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo. 2005, no 6, pp. 30–37.

Semenova A. V., Chirkov D. V., Lyutov A. E. Tselevye funktsionaly pri optimizatsii rabochego kolesa povorotno-lopastnoy gidroturbiny [Target functionalities for the optimization of the runner of a Kaplan turbine]. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbGPU. 2014, no. 3 (202), pp. 97–106.

Trivedi C., Cervantes M., Gandhi B, Dahlhaug O. G. Experimental and numerical studies for a high head Francis turbine at several operating points. Journal of Fluid Engineering. 2013, vol. 135, issue 11. doi: 10.1115/1.4024805

Hasmatuchi V. Hydrodynamics of a pump-turbine operating at off-design conditions in generating mode. Lausanne, École polytechnique fédérale de Lausanne Publ., 2012. 168 p.

Dedkov V. N. Opredelenie raschetnykh parametrov obratimykh gidromashin dlya diapazona naporov N = 70–700 m [Determination of the design parameters of reversible hydraulic machines for the range of head H = 70–700 m]. Problemy mashinostroeniya. 2008, vol. 11, no. 1, pp. 7–11.

Rusanov A., Rusanov R., Lampart P., Designing and updating the flow part of axial and radial-axial turbines through mathematical modeling. Open Engineering. 2015, vol. 5, pp. 399–410.

Yang Wei, Xiao Ruofu. Multiobjective Optimization Design of a Pump–Turbine Impeller Based on an Inverse Design Using a Combination Optimization Strategy. Journal of Fluids Engineering. 2014, vol. 136, pp. 014501-1–014501-9.

Lipej A., Poloni C. Design of Kaplan runner using multiobjective genetic algorithm optimization. Journal of Hydraulic Research. 2000, vol. 38, no. 1, pp. 73–79.

Pilev I., Rigin V., Sonin V., Semenova A., Skorospelov V., Chirkov D., Astrakova A. Experience in optimization design of turbine water passages shapes. Proc. of Hydro 2014 (13–15 October 2014, Cernobbio). Cernobbio, 2014. 8 p.

Starodubtsev Y. V., Gogolev I. G., Solodov V. G. Numerical 3D

model of viscous turbulent flow in one stage gas turbine and its experimental validation. Journal of Thermal Science. 2005, vol. 14, pp. 136–141.

Bychkov I. M. Verification of the OpenFOAM application package on aerodynamic profile flow problems. XIX school-seminar "Aerodynamics of Aircraft". 2008.

Kolychev V. A., Mironov K. A., Tyn'yanova I. I. Raschet i analiz balansa poter' energii v vysokonapornoy radial'no-osevoy gidravlicheskoy turbine [Calculation and analysis of the energy loss balance in a high-head Francis hydroturbine.]. Skhidno-Yevropeys'kyy zhurnal peredovykh tekhnolohiy. 2005, no. 1/2 (13), pp. 95–106.

Kolychev V. A., Mironov K. A., Tyn'yanova I. I. Obshchie zakonomernosti rabochego protsessa i ikh primenenie dlya rascheta i analiza energeticheskikh kharakteristik gidroturbin [General regularities of the working process and their application for the calculation and analysis of the energy characteristics of hydroturbines]. Skhidno-Yevropeys'kyy zhurnal peredovykh tekhnolohiy. 2006, no. 4/3 (22), pp. 54–64.

Drankovskiy V. E., Rezvaya K. S. K raschetu gidrodinamicheskikh kharakteristik vysokonapornoy obratimoy gidromashiny v turbinnom rezhime raboty na osnove matematicheskogo opisaniya ee rabochego protsessa [To the calculation of the hydrodynamic characteristics of a high-head reversible hydraulic machine in a turbine mode of operation based on a mathematical description of its operation]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2015, no. 3, pp. 125–129.

Drankovsiy V. E., Khavrenko M. Yu. Opredelenie raschetnykh parametrov vysokonapornykh obratimykh gidromashin [Determination of design parameters of high-pressure reversible hydraulic machines]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2016, no. 20 (1192), pp. 81–84.

Rezvaya K., Krupa Е., Drankovskiy V., Potetenko O., Tynyanova I. The numerical reseach of the flow in the inlet of the high-head hydraulic turbine. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: New solution in modern technologies. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2017, no. 7 (1229), pp. 97–102. doi: 10.20998/2413-4295.2017.07.13

Rezvaya K., Krupa E., Drankovskiy V., Makarov V. Optimization of the water passage of a pump-turbine based on a numerical study of its hydrodynamic characteristics. 2019 IEEE 2nd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON). Lviv, 2019, pp. 460–463.

Kolychev V. A., Drankovskiy V. E., Mironov K. A., Tyn'yanova I. I. Modelirovanie kinematicheskikh kharakteristik potoka v radial'no-osevoy gidroturbine pri proektirovanii ee protochnoy chasti [Modeling of the kinematic characteristics of the flow in a Francis hydraulic turbine during designing its water passage]. Visnyk Sums'koho derzhavnoho universytetu. Seriya: Теkhnichni nauky [Sumy State University Bulletin: Technical Sciences Series]. Sumy, SumDU Publ., 2003, no. 13 (59), pp. 124–131.