[发明专利]一种小水电效率曲线在线测试的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种效率曲线在线测试的方法，特别是一种小水电效率曲线在线测试的方法，属于小水电机组效率测试技术领域。

背景技术

随着我国水电事业的不断发展，水电机组容量的增加、电厂管理工作的完善，水电机组的经济运行问题受到广泛的重视。许多电厂对机组的状态监测尤其是效率监测提出了要求。水轮机效率曲线是制定厂内经济运行方案、过渡过程计算以及水轮机选型设计时效率换算时的重要依据之一。为了提高水电机组运行水平，实现水电站的经济运行，通常需要进行水轮发电机组的原型效率试验。

小水电机组效率是机组功率、工作水头、流量的非线性函数，目前采用数据拟合方法去逼近其关系。通过8～12测量功率点的效率拟合获得小水电效率曲线，因此除测试功率点外的工况点有一定的误差，不能准确反映非测试点的机组效率。本专利通过在线数据采集装置，实时采集机组运行工况计算，对不同工况进行分类，通过加大测试点的密度，最终获得机组效率实际曲线的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：通过在线数据采集装置，实时采集机组运行工况计算，对不同工况进行分类，通过加大测试点的密度，最终获得机组效率实际曲线的方法,解决目前采用数据拟合方法去逼近其关系，通过8～12测量功率点的效率拟合获得小水电效率曲线，因此除测试功率点外的工况点有一定的误差，不能准确反映非测试点的机组效率的问题。

本发明的技术方案是：一种小水电效率曲线在线测试的方法，包括以下几个步骤：

第一步、通过在线数据采集装置，实时采集计算小水电水轮机效率需要的发电机功率N_g、机组流量Q、工作水头H参数，通过采集到的参数计算小水电水轮机效率，其小水电水轮机效率的计算数学表达式为：

其中：η_t为水轮机效率(％)，η_g为发电机效率(％)，g为当地重力加速度；

第二步、对实时采集的参数进行判别，判断实时采集的参数是否符合小水电效率测试的要求，待功率稳定后，每隔1min采集一个点的发电机功率N_g、机组流量Q、蜗壳进口压力P₁和尾水管出口压力P₂数据，采集5个点数据后进行数据分析，在认定试验工况满足要求后进行效率计算。

第三步、对满足要求的工况参数按步骤(一)进行小水电机组效率计算，其计算的数学表达式为：

式中：当前工作水头H_i，当前功率N_gj时的小水电机组效率η_tij，A₁为蜗壳进口压力传感器安装高程，A₂为尾水管出口压力传感器安装高程，P_1i为当前蜗壳进口压力传感器读数,P_2i为当前尾水管出口压力传感器读数,D为当地水密度，S₁为蜗壳进口断面面积，S₂为尾水管出口断面面积，a₁为蜗壳进口断面处流速不均匀系数；Q_ij机组流量，

通过计算得到当前工作水头H_i，当前功率N_gj时的小水电机组效率η_tij，以构成一条实际的机组效率曲线；

第四步、通过效率在线监测系统的长期投运，机组在各种工况运行时自动进行数据采集、工况判定、效率计算，并建立相应数据库；

第五步、进行各个工况下机组效率曲线计算，其计算的数学表达式为：

η_tij＝f₁(N_gj,Q_ij,P_1ij,P_2ij)

式中：N_gj为机组某个j工况发电机功率点，P_1ij为蜗壳进口压力、P_2ij为尾水管出口压力，Q_ij机组流量；

第六步、对应工作水头、功率相同的相同工况点，其机组效率计算值进行平均值计算；

第七步、最终得到设置的各种不同工作水头下，1％～100％额定功率共100个平均分配的功率工况点以及机组实测参数的效率计算值，得到机组效率实际曲线。

所述的发电机功率N_g可以通过功率变送器直接采集获得或通过通讯采集获得。