一种水轮机顶盖排水系统故障检测方法和系统与流程

本发明涉及水轮机领域，尤其是一种水轮机顶盖排水系统故障检测方法和系统。

背景技术：

1、立式水轮发电机通常设有顶盖排水系统，由顶盖排水泵将顶盖上漏水排至尾水或其他地方。水轮机顶盖内除布置有主轴密封外，还布置了水导轴承。顶盖水位过高将导致水淹水导轴承，甚至可能发生水淹厂房事故，因此顶盖排水系统是保证水轮机安全运行的重要措施。

2、目前水轮机顶盖排水系统一般采用plc自动控制。采用plc自动控制的顶盖排水系统，通常仅对顶盖水位水、水泵运行、排水流量进行实时监视，一般只能进行水位过高、电流过大和水泵运行超时报警。顶盖排水系统的故障诊断只能事后对历史数据进行分析，依赖运行人员或专业人员的经验进行判断，无法及时捕捉早期故障征兆，可能而导致故障范围扩大。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出一种水轮机顶盖排水系统故障检测方法和系统，该方法对采集的实时数据进行处理，以保障其计及状态判断可靠性，对部分数据进行差商计算，得到相应参数变化速度，通过对比是否超过设定的阀值来判断参数的异常状态，根据顶盖排水运行特性及故障状态特征分析，建立参数异常对应的故障类型，使监测系统能够实时对照识别顶盖排水系统的健康状态，及时发出故障报警，并提示故障类型，便于运维人员及时处理，避免故障扩大。

2、本发明的技术方案具体如下：

3、一种水轮机顶盖排水系统故障检测方法，包括如下步骤：

4、步骤(1)采集数据

5、采集x号泵电机电流数据、x号泵排水流量数据、顶盖水位数据和数据采样周期；

6、步骤(2)数据处理，按以下进行：

7、取x号泵电机电流4项相邻采样值算术平均值作为其计算值ixi。4项相邻算术平均已能够有效降低数据波动、跳变带来的影响。

8、取x号泵出口流量4项相邻采样值算术平均值作为其计算值qxi；

9、取顶盖水位4项相邻采样值算术平均值作为其计算值hi；

10、设系统数据采用周期为tc。

11、采用一阶差商计算顶盖水位变化速度特征值vi，vi＝(hi+1-hi)/tc，该值为正时为顶盖水位上升阶段，为负时为顶盖水位下降阶段，即顶盖排水泵运行阶段；

12、设顶盖漏水速度特征为li，vi≥0时，li＝vi；

13、设x号泵排水速度特征值为pxi，vi<0且ixi>0时，pxi＝-vi；

14、步骤(3)故障分析，按以下进行：

15、设水泵电机电流过大阀值为if，水泵出口流量过低阀值为qf，顶盖水位过高阀值为hf，顶盖漏水过大阀值为lf，水泵排水速度过小阀值为pf；

16、当ixi≥if时，表示x号泵电机电流过大；当qxi≤qf时，表示x号泵出口流量过小；当hi≥hf时，表示顶盖水位过高；当li≥lf时，顶盖漏水量过大；当 pxi≤pf时，表示x号泵排水速度过小。

17、进一步地，满足条件时，监测系统给出故障类型提示。

18、一种水轮机顶盖排水系统故障检测系统，包括监控系统，监控系统包括数据采集器和处理器；数据采集器采集盖顶水位检测装置、流量计、电流互感器的数据；

19、其中，盖顶水位检测装置监测盖顶水位，流量计设于每台泵出口，电流互感器设于排水泵电机动力电源上，数据采集器将数据传输到处理器，处理器按照上述的方法进行处理。

20、进一步地，监控系统还包括预警模块，预警模块根据处理器的处理结果，满足条件时，预警模块给出故障类型提示。

21、进一步地，监控系统还包括显示模块，预警模块从存储器中调用故障表，处理器在故障表中标识相应故障，并在显示模块中显示。

22、进一步地，包括两台以上轮换运行的排水泵。

23、本发明还涉及的一种计算机系统，包括存储器、处理器以及在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

24、本发明还涉及的一种电子设备，包括存储器、处理器以及在存储器上，并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

25、本发明还涉及的一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如上述方法的步骤。

26、本发明选取了常用且可实时监视的运行参数(水泵出口流量、水泵电机电流和顶盖水)位作为计算基础，使对顶盖排水系统运行状态的实时监测、实时计算和实时故障判断成为可能，从而实现快速发出故障报警。

27、本发明对所采集数据进行4项相邻数据算术平均，能有效提高信号的稳定性，降低信号波动、跳变对数据计算及状态判断准确性的影响。

28、本发明对顶盖水位数据进行一阶差商计算，在不额外增加测量元件的情况下，实现了水位变化速度的监视，与传统的仅判断顶盖水位的方式相比，本发明可实现顶盖漏水量过大的判断，增加了可判断的系统故障类型。

29、可见，与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：

30、(1)本发明对排水泵排水流量、排水泵电机电流、顶盖水位数据采用4项相邻采样值算术平均值作为计算值，降低数据跳变对计算结果的影响，使系统状态判断更准确。

31、(2)本发明对顶盖水位数据进行一阶差商计算，得到水位变化速度，并取水位上升阶段变化速率为顶盖漏水量特征值，取水位下降阶段变化速度为水泵排水速度特征值，实现了顶盖漏水速度及水泵排水速度的监视。

32、(3)本发明设置了故障类型判断逻辑，实现了排水系统故障类型的初步判断。

技术特征：

1.一种水轮机顶盖排水系统故障检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的水轮机顶盖排水系统故障检测方法，其特征在于：满足条件时，监测系统给出故障类型提示。

3.一种水轮机顶盖排水系统故障检测系统，其特征在于：包括监控系统，监控系统包括数据采集器和处理器；数据采集器采集盖顶水位检测装置、流量计、电流互感器的数据；

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：监控系统还包括预警模块，预警模块根据处理器的处理结果，满足条件时，预警模块给出故障类型提示。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：监控系统还包括显示模块，预警模块从存储器中调用故障表，处理器在故障表中标识相应故障，并在显示模块中显示。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：包括两台以上轮换运行的排水泵。

7.一种计算机系统，包括存储器、处理器以及在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至2中任一项所述方法的步骤。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器以及在存储器上，并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至2中任一项所述方法的步骤。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至2中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明涉及一种水轮机顶盖排水系统故障检测方法和系统，该方法包括采集数据、数据处理和故障分析。本发明能够实时对照识别顶盖排水系统的健康状态，及时发出故障报警，并提示故障类型，便于运维人员及时处理，避免故障扩大。

技术研发人员：王选凡,马云华,燕翔,张岗,刘润兵,徐剑,高寒,闫红军,朱存利,苏武华,杨明光,吕通,袁知智,孙贵勋
受保护的技术使用者：华能澜沧江水电股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12