[发明专利]转桨式水轮机协联关系综合优化试验方法

摘要

本发明介绍了一种转桨式水轮机协联关系综合优化试验方法，包括下述步骤：（1）布置测点；（2）划分水头；（3）设定阀值；（4）确定原则；（5）调整机组；（6）调节开度；（7）定导叶变桨叶；（7.1）调节桨叶开度；（7.2）整理试验数据；（7.3）确定最优桨叶开度；（7.4）优化协联关系曲线。本方法：1）简单，操作性强；2）避免了现行转桨式水轮机运行稳定性无法得到保障的缺陷，可为水轮机协联优化试验提供指导；3）指导转桨式水轮机协联关系优化，既确保了水轮机的经济效益，又保障了机组的安全性，避免了单纯依赖水轮机效率特性优化方法的盲目性。

主权项

一种转桨式水轮机协联关系综合优化试验方法，该方法包括下述步骤：（1）、布置测点，使用常规方法，在待综合优化试验的转桨式水轮机组上布置包括机组振动测点、机组摆度测点、水轮机水压脉动测点在内的转桨式水轮机组稳定性试验测点，和包括机组功率测点、水轮机流道差压测点或水轮机蜗壳差压测点、水轮机流道进口压力测点或水轮机蜗壳进口压力测点、尾水管出口压力测点在内的转桨式水轮机效率试验测点，以及包括导叶开度、桨叶开度、上游水位、下游水位、机组频率、功率因数在内的背景量测点；（2）、划分水头，将待综合优化试验的转桨式水轮机组的运行水头划分为3～5个试验水头段；（3）、设定阀值，依据国家标准GB/T11348.5和国家标准GB/T6075.5、国家标准GB/T7894、国家标准GB/T15468、国家标准GB/T8564，使用常规方法，分别设定步骤（1）所获待综合优化试验的转桨式水轮机组的水轮机组稳定性试验中机组振动测点、机组摆度测点、水轮机水压脉动测点的幅值增大阀值，作为待综合优化试验的转桨式水轮机协联关系综合优化的依据；（4）、确定原则，确定待综合优化试验的转桨式水轮机协联关系综合优化的原则，该待综合优化试验的转桨式水轮机协联关系综合优化的原则之一为小开度稳定性特性优先原则，即空载开度以上、导叶开度或桨叶开度40～50%以下的小开度工况下，采用优先考虑机组运行稳定性特性的原则；该待综合优化试验的转桨式水轮机协联关系综合优化的原则之二为大开度能量特性优先原则，即导叶开度或桨叶开度40～50%以上的大开度工况下，采用优先考虑水轮机效率特性的原则；（5）、调整机组，检查待综合优化试验的转桨式水轮机组的电气、机械及调速系统有无故障，检查并清理该机组的拦污栅和测压管道，使用常规方法，将该机组的上游水位、下游水位、发电机功率、机组频率、功率因数分别调整至综合优化试验时的要求值；（6）、调节开度，将待综合优化试验的转桨式水轮机组并网至空载开度，将该机组的调速器切至现地控制，该机组的协联置于自动状态，手动单方向调节该机组的导叶开度，使导叶开度分别逐个稳定在空载开度、30％开度、40％开度、50％开度、60％开度、65%开度、70%开度、75%开度、80%开度、85%开度、90%开度、95%开度、试验水头最大负荷所允许的导叶开度，稳定时间分别为3～5分钟，记录各工况测点测到的试验数据；（7）、定导叶变桨叶，（7.1）、调节桨叶开度，将待综合优化试验的转桨式水轮机组的导叶开度分别逐个稳定在空载开度、30％开度、35%开度、40％开度、45%开度、50％开度、55%开度、60%开度、65%开度、70%开度、75%开度、80%开度、85%开度、90%开度、95%开度、试验水头最大负荷所允许的导叶开度，解除所述调速器的自动协联，固定各导叶开度，手动单方向调节桨叶开度，在距离待综合优化试验的转桨式水轮机组的原协联桨叶开度‑15%～+15%范围内单向调节4～6个桨叶开度，使变桨叶工况涵盖最大效率工况，每个变桨叶工况稳定3～5分钟，稳定期间记录各导叶工况测点测到的各变桨叶工况水轮机效率试验数据；（7.2）、整理试验数据，（7.2.1）、整理转桨式水轮机组水轮机效率试验数据，使用常规方法，整理步骤（7.1）记录的各导叶工况测点测到的各变桨叶工况水轮机效率试验数据，得到包括机组功率测点幅值、水轮机流道差压测点幅值或水轮机蜗壳差压测点幅值、水轮机流道进口压力测点幅值或水轮机蜗壳进口压力测点幅值、尾水管出口压力测点幅值在内的水轮机效率试验测点幅值，以及包括导叶开度、桨叶开度、上游水位、下游水位、机组频率、功率因数在内的背景量测点幅值，依据上述各测点幅值，使用常规计算方法，计算出转桨式水轮机组的水轮机效率；再依据计算出的转桨式水轮机组的水轮机效率，使用常规方法，绘制出上述各导叶工况下的水轮机效率——变桨叶开度的趋势图，然后，使用最小二乘法对所绘制出的各导叶工况下的水轮机效率——变桨叶开度趋势图进行拟合，所述各导叶工况的水轮机效率——变桨叶开度趋势图将为确定各导叶工况中水轮机效率较优桨叶工况点提供依据；(7.2.2)、整理转桨式水轮机组稳定性试验数据，使用常规方法，整理步骤（7.1）记录的各导叶工况测点测到的各变桨叶工况水轮机效率试验数据，得到包括机组振动测点幅值、机组摆度测点幅值、水轮机水压脉动测点幅值在内的水轮机组稳定性试验测点幅值，以及包括导叶开度、桨叶开度、上游水位、下游水位、机组频率、功率因数在内的背景量测点幅值，依据上述各测点幅值，使用常规方法，绘制出上述各导叶工况下的稳定性试验测点幅值——变桨叶开度的趋势图，所述各导叶工况下稳定性试验测点幅值——变桨叶开度趋势图将为确定各导叶工况中水轮机组稳定性较优桨叶工况点提供依据；（7.3）、确定最优桨叶开度，（7.3.1）、确定小导叶开度工况协联关系，依据步骤（4）所确定的待综合优化试验的转桨式水轮机协联关系综合优化的原则，根据步骤（7.1）所获各导叶工况测点测到的各变桨叶工况水轮机效率试验数据；选取依据步骤(7.2.2)所绘各导叶工况下的稳定性试验测点幅值——变桨叶开度的趋势图，使用常规方法，选出测点幅值小于原协联工况测点幅值且幅值最小的桨叶的桨叶开度为最优桨叶开度，依据以上原则依次确定其余导叶开度的最优桨叶开度；（7.3.2）、确定大导叶开度工况协联关系，依据步骤（4）所确定的待综合优化试验的转桨式水轮机协联关系综合优化的原则，根据步骤（7.1）所获各导叶工况测点测到的各变桨叶工况水轮机效率试验数据，依据步骤（7.2.1）所绘制出的上述各导叶工况下的水轮机效率——变桨叶开度的趋势图，使用常规方法，选出水轮机效率高于上述待定导叶工况下原协联工况点水轮机效率的2～3个桨叶开度，再在待选的桨叶开度工况中，根据步骤(7.2.2)所绘各导叶工况下的稳定性试验测点幅值——变桨叶开度的趋势图，选出稳定性试验测点幅度增大不超出步骤（3）所确定的机组振动测点、机组摆度测点、水轮机水压脉动测点的幅值增大阀值的桨叶开度，为待定导叶开度下的最优桨叶开度，依据以上原则依次确定其余导叶开度的最优桨叶开度；（7.4）、优化协联关系曲线，依据步骤（7.3）选出的各导叶开度的最优桨叶开度，使用常规方法，绘制出所述各水头下的桨叶与导叶开度的关系曲线，采用最小二乘法拟合方法将所述各水头下的协联曲线进行拟合优化处理，以使协联曲线光滑、规律性更强。