[发明专利]基于动应力测试和稳定性试验水轮机运行优化方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及水轮机运行控制领域，尤其涉及一种基于动应力测试和稳定性试 验的水轮机运行优化方法。

背景技术

现有的水轮发电机组投产后，开展机组稳定性试验，划分机组振动区和高 效运行区，为水轮机运行提供依据。该技术较为简单和单一，不能真实反映水 头有较大变化下的各运行区域的变化，不能真正测试出转轮承受的应力，造成 水轮机在长时间运行中转轮产生裂纹，对水轮机安全稳定运行造成严重危害。

发明内容

(一)要解决的技术问题是提供一种水轮机实时运行过程中如何使得水轮机 在较大变化下能安全稳定运行的优化控制方法，解决了水轮机在水头有较大变 化下的长时间运行造成转轮裂纹的现象。

(二)技术方案

本发明的目的是提供一种基于动应力测试和稳定性试验的水轮机运行优化 方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的一种基于动应力测试和稳定性试验水轮机运行优化方法，包括 以下步骤：

S1：根据水轮机设计过程中的模型试验并获取原型机的性能指标数据，记录 和分析原型机的运行工况点数据；

S2：监测真机组并获取水轮机在各种工况下的运行状态实时数据；

S3：根据运行状态实时数据对运行水轮机转轮进行有限元分析，得到水转轮 的静态应力和静应力最大的部位和数值；

S4：对水轮机的转轮进行动应力测试，获取转轮在各种实际工况下的动态应 力，确定真机组的动应力区；

S5：测试水轮机全水头、全负荷段稳定性试验和效率试验，获取水轮机的实 际运行参数值，并确定机组运行的振动区和稳定运行区；

S6：根据步骤S4获得的动应力区和实际运行参数值确定机组的禁止运行区 和限制运行区；

S7：根据机组运行的禁止运行区、限制运行区、振动区和稳定运行区四个区 域，判断机组的运行区，如果运行区处于禁止运行区和振动区，则调整机组运 行工况和调整AGC分配策略，并返回步骤S2；如果运行区处于限制运行区，则 按照预设运行时间并调整机组运行工况和调整AGC分配策略，并返回步骤S2； 如果运行区处于稳定运行区，则保持机组的运行状态。

进一步，所述步骤S1中的性能指标数据包括原型机的效率出力、空化空蚀、 压力脉动、轴向水推力和导叶水力矩。

进一步，所述步骤S2中的水轮机的运行状态实时数据是从机组状态监测系 统、气隙间隙系统或振摆保护系统中获取的轴承振动、摆度、压力脉动和效率 数据。

进一步，所述步骤S2中的水轮机运行状态实时数据是从机组状态监测系统、 气隙间隙系统或振摆保护系统中获取的轴承振动、摆度、压力脉动和效率数据；

所述静应力最大的部位和数值是通过绘制出转轮叶片的静应力分布图来确 定静应力最大的部位和数值。

进一步，所述步骤S4中的各种实际工况下的动态应力包括启动、空载、部 分负荷、满负荷和甩负荷过渡过程的动态应力；

所述水轮机的实际运行参数值包括轴承振动值、摆度值、压力脉动和噪声数 据。

本发明还提供了一种基于动应力测试和稳定性试验水轮机运行优化系统，包 括模型试验性能指标数据模块、真机组运行状态实时数据模块、水轮机转轮有 限元分析模块、水轮机动应力测试模块、水轮机实际运行参数值模块、机组运 行区确定模块和机组运行区判断调整模块；

所述真机组运行状态实时数据模块，用于监测真机组并获取水轮机在各种工 况下的运行状态实时数据；

所述水轮机转轮有限元分析模块，用于根据运行状态实时数据对运行水轮机 转轮进行有限元分析，得到水转轮的静态应力和静应力最大的部位和数值；

所述水轮机动应力测试模块，用于对水轮机的转轮进行动应力测试，获取转 轮在各种实际工况下的动态应力，确定真机组的动应力区；

所述水轮机实际运行参数值模块，用于测试水轮机全水头、全负荷段稳定性 试验和效率试验；

所述机组运行区确定模块，用于根据动应力区和实际运行参数值来确定机组 的禁止运行区和限制运行区；并通过水轮机的实际运行参数值，并确定机组运 行的振动区和稳定运行区；