一种水轮机压力脉动智能预警方法和系统与流程

本发明属于水轮发电机安稳运行，具体涉及一种水轮机压力脉动智能预警方法和系统。

背景技术：

1、为保证水轮发电机长期安全运行，一般对机组全工况开展稳定性试验，基于试验数据给出禁止运行区、限制运行区、稳定运行区的判定标准，一般机组在稳定运行区长时间运行。当极端运行工况时，或者转轮等过流部件出现损伤时，往往伴随着尾水压力脉动异常波动。而在运行监视期间，大多关注于振动、摆度、温度等外在表征，对压力脉动的监测与预警目前还处于空白。

2、业内常规作法，一般为尾水压力脉动设置固定的预警限值，当实测值超出限值时发出预警。在实际工程应用中，偶发的波动较为常见，经常会出现误报现象；并且，不同的工况下，压力脉动限值有差别。

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压力脉动智能预警方法和系统，主要针对极端工况长期运行，或者转轮损伤等异常情况，对压力脉动进行智能判别并及时发出预警。本发明的两个限值为动态限值，根据工况实时变化，解决了传统限值预警的弊端。能有效识别出极端工况长时间运行、转轮等过流部件损伤等导致的压力脉动异常，进行智能判断后发出预警。该方法操作简单，通用性强，易于推广应用。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种水轮机压力脉动智能预警方法，包括如下步骤：

4、步骤(1)采集混流式水轮机尾水椎管压力脉动峰峰值p、工作水头h、导叶开度d实时数据；

5、步骤(2)计算尾水椎管压力脉动水头限值，计为ph；

6、步骤(3)根据历史数据，选取稳定工况下数据，计算各工况下尾水压力脉动上限阈值，计为ptn，n＝1，2，3，4，5....；

7、步骤(4)根据实时数据，计算尾水椎管压力脉动超ph累计运行时长t1；

8、步骤(5)根据实时数据，计算尾水椎管压力脉动超ptn累计运行时长t2；

9、步骤(6)当满足智能预警条件时，输出预警信号，智能预警条件如下：

10、t1≥第一时间定值或t2≥第二时间定值，进行压力脉动异常预警；

11、t1≥第一时间定值输出：机组在不良工况运行超时；

12、t2≥第二时间定值输出：机组压力脉动发生劣化；

13、其中，第一时间定值、第二时间定值由用户根据水轮机特性进行设定。

14、进一步地，步骤(1)中，尾水椎管压力脉动、工作水头、导叶开度数据同时存储，时间坐标一致，数据采集周期小于5分钟。

15、进一步地，步骤(2)中，具体计算方法为：

16、ph＝h*1.1；

17、其中：h为实时工作水头，单位：米。

18、进一步地，步骤(3)的具体计算方法为：

19、筛选历史数据，选取稳定运行区数据；

20、将水头分x段，将导叶开度分y段，每段水头和导叶开度的组合为一种工况，一共x*y＝n种工况，计算每种工况下尾水压力脉动中位数，计为pmedian1，pmedian2，pmedian3.....pmediann；

21、ptn＝pmediann*1.5；

22、其中：ptn为各工况下尾水压力脉动上限阈值，n代表各种工况。

23、进一步地，步骤(4)中：t1定时清零，当实时值p≥ph，开始累加运行时长，求得t1。

24、进一步地，其特征在于，步骤(5)中，具体方法为：

25、选取稳定运行区数据参与计算；

26、t2定时清零，当实时压力脉动测值p≥ptn，其中，ptn代表与当前工况相对应的压力脉动上限阈值，开始累加运行时长，求得t2。

27、本发明还涉及的一种计算机系统，包括采集器、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。

28、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。

29、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。

30、与现有技术相比，本发明有益效果为：

31、1、目前，尾水压力脉动设定了固定的限值，在开停机期间机组经过小负荷区，或是在负荷调节过快等，经常发生误告警，影响运行维护人员监视判断，本发明判别越限后累计运行时长，避免了误告警。

32、2、水轮发电机在不同水头、导叶开度下，尾水压力脉动不一样，转轮受到的应力不一样，应根据水头、导叶开度设置动态限值。本发明计算的两种限值，均为动态限值，根据当前工况自动产生，更加符合机组实际情况。

33、3、本发明兼顾了行业标准规定的以水头为基准计算的压力脉动限值，也兼顾了以本机组历史数据为基准计算的压力脉动限值，超过任何一个都可能触发预警，实现了尾水压力脉动智能预警，目前业内为首创。

34、4、本发明可以用各种数据分析工具、编程工具实现，有利于发动专业技术人员开展以此为基础的研究工作，稍作修改，也适用于其它结构形式的水轮机。

技术特征：

1.一种水轮机压力脉动智能预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，尾水椎管压力脉动、工作水头、导叶开度数据同时存储，时间坐标一致，数据采集周期小于5分钟。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，具体计算方法为：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）的具体计算方法为：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中：t1定时清零，当实时值p≥ph，开始累加运行时长，求得t1。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（5）中，具体方法为：

7.一种计算机系统，其特征在于：包括采集器、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权利要求1至6中任一所述方法的步骤。

8.一种电子设备，其特征在于：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权利要求1至6中任一所述方法的步骤。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6中任一所述方法的步骤。

技术总结
本发明涉及一种水轮机压力脉动智能预警方法和系统，该方法包含压力脉动数据采集与监测、异常压力脉动智能判别策略、异常压力脉动累计时长计算、压力脉动阈值计算、压力脉动异常智能化预警策略。本发明用于智能捕捉压力脉动异常，并及时进行预警输出。同时，本发明方法具有操作简单、通用性强的特点，易于推广应用。

技术研发人员：刀亚娟,岳建锋,杨国庆,钟新元,戴祥,吴永智,李欣亮,吕爱军,陈明艳,陈云晓
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：2024/1/15