本书针对轴流式水轮发电机组设计与安全调控技术进行详细研究，以数学模型计算、三维数值模拟、物理模型试验及现场试验相结合的方式，兼顾中低水头水电站布置结构特点，以及运行调度要求，提出河床式水电站尾水波动机理及降低尾水波动的技术措施，研发轴流转桨式双调节水轮发电机组水力过渡过程计算模型及方法，阐述轴流式水轮发电机组安全运行综合调控技术，为中低水头水电站水轮发电机组设计、泄水建筑物布置及电站安全调度运行提供参考。

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水利水电工程1. 500m级顺层陡倾料场边坡稳定与安全监控关键技术，水力发电学会科技奖三等奖，2015年，排名第3。

目录
第1章 绪论 1
1.1 径流式水电站运行稳定性研究现状 1
1.2 金沙水电站工程简介 2
1.3 本书的主要研究内容 3
1.3.1 大型轴流式水轮发电机组设计 3
1.3.2 电站尾水波动研究 5
1.3.3 轴流式水轮发电机组调节保证计算 5
1.3.4 泄洪或发电条件下电站安全调控技术 6
1.3.5 研究成果 6
第2章 轴流式水轮发电机组设计关键技术 8
2.1 轴流式水轮发电机组选型设计 8
2.1.1 轴流式水轮机水力设计方法 8
2.1.2 大容量轴流式水轮机流场计算及分布规律 12
2.2 轴流式水轮发电机组性能参数优化及运行稳定性研究 22
2.2.1 大容量轴流式水轮机水力参数选择 22
2.2.2 轴流式水轮机运行稳定性影响因素及指标 28
2.3 轴流式水轮发电机组结构设计 31
2.3.1 水轮机 31
2.3.2 发电机 38
2.4 轴流式水轮发电机组设计创新与实践 47
2.4.1 机组单机尺寸和水头变幅大 47
2.4.2 取得的先进创新技术 47
第3章 泄洪发电条件下电站尾水波动 48
3.1 技术背景 48
3.1.1 电站尾水波动对机组运行的影响 48
3.1.2 电站尾水波动影响因素 49
3.1.3 工程水力学研究方法与发展现状 49
3.1.4 消浪防波措施研究现状 50
3.2 泄洪消能方案及设计条件 53
3.2.1 基本条件 53
3.2.2 泄洪消能建筑物布置与设计 57
3.2.3 泄洪消能建筑物运行调度方式 57
3.2.4 水体波动表征方式 58
3.3 电站尾水波动特性 59
3.3.1 试验设计与试验条件 59
3.3.2 电站尾水水面波动特性 61
3.3.3 电站尾水管压力波动特性 63
3.3.4 物理模型分析成果 76
3.4 电站尾水波动特性数值模拟研究 77
3.4.1 数值模拟方法基本原理 77
3.4.2 计算模型与计算条件 87
3.4.3 各工况流场计算成果 92
3.4.4 数值模拟流场成果与模型试验成果对比分析 106
3.4.5 水体波动计算分析 109
3.4.6 数值分析结果 123
3.5 降低尾水波动措施研究 123
3.5.1 消浪措施比选 123
3.5.2 各方案试验效果 125
3.5.3 降低尾水波动措施效果 134
3.6 电站尾水波动理论创新实践 134
3.6.1 技术创新点 134
3.6.2 推广应用及效益 135
第4章 轴流转桨式水轮发电机组过渡过程关键技术 136
4.1 国内外研究现状 136
4.2 轴流转桨式水轮发电机组负荷变化规律研究 137
4.2.1 概述 137
4.2.2 机组正常开机与停机 137
4.2.3 机组正常增、减负荷 137
4.2.4 事故停机及紧急停机 138
4.2.5 机组在电网中负荷突变 139
4.2.6 机组负荷变化组合 139
4.2.7 电网自调节特性 140
4.3 轴流转桨式水轮机过渡过程通用计算理论方法和程序 140
4.3.1 有压系统非恒定流数学模型 141
4.3.2 电站小波动计算理论和方法 142
4.3.3 轴流转桨式水轮机调节保证电算方法 142
4.3.4 引水发电系统布置参数、计算模型简化及结果 150
4.4 轴向水推力预测模型研究 152
4.4.1 轴向水推力预测模型1 153
4.4.2 轴向水推力预测模型2 154
4.4.3 轴向水推力预测模型3 154
4.4.4 减小轴向水推力的措施 154
4.5 轴流式水轮机过渡过程计算方法 155
4.6 轴流转桨式水轮发电机组过渡过程计算程序创新及实践 156
4.6.1 主要创新点 156
4.6.2 工程实践 157
第5章 泄洪发电条件下轴流转桨式水轮发电机组安全运行综合调控技术 169
5.1 金沙水电站引水发电系统布置及机组参数 169
5.1.1 金沙水电站概况 169
5.1.2 金沙水电站动能参数 169
5.1.3 金沙水电站水轮发电机组性能参数 170
5.1.4 金沙水电站引水发电系统布置 171
5.2 调速系统设计方案及优化 173
5.2.1 调速系统简介 173
5.2.2 调速器分类 173
5.2.3 调速器在电力系统中的作用 174
5.2.4 PID型调速器优化设计 174
5.3 导叶不同关闭规律计算及分析 174
5.3.1 导叶关闭规律设定 174
5.3.2 计算工况 175
5.3.3 直线关闭规律计算结果及分析 175
5.3.4 分段关闭规律计算结果及分析 179
5.4 下游尾水波动对机组影响分析 181
5.4.1 泄洪对水电站下游尾水波动的影响 181
5.4.2 尾水波动计算建模 182
5.4.3 尾水波动对机组特性的影响分析 182
5.5 轴流转桨式水轮发电机组安全运行综合调控关键技术创新 185
第6章 轴流式水轮发电机组调试与试运行 187
6.1 机组运行试验及启动验收 187
6.1.1 运行试验内容 187
6.1.2 机组启动验收过程 188
6.2 机组运行试验结果 189
6.3 运行现状 196
6.3.1 机组运行现状分析 196
6.3.2 机组运行过程中出现的主要问题与处理情况 198
6.4 机组运行状态分析 199
参考文献 201 附图 203