[发明专利]高油压控制水轮机的桨叶电液调节方法及装置

摘要

本发明公开了一种高油压控制水轮机桨叶电液调节装置，根据水电站水文资料及机组参数建立的一种选择桨叶角度计算方法的模糊数学模型。即随水头和流量变化通过高油压控制桨叶调节电液执行器调节转轮桨叶至计算角度，获得较高水能转化效率，实现高油压控制桨叶角度快调式水轮发电机组年发电量最大的目标。其关键技术为：水轮机桨叶调节执行器采用高油压控制系统，采用标准的球头浮动密封，完全克服了高油压转动密封装置漏油问题。填补了转桨式水轮机组使用高油压调速器系统控制桨叶调节的技术空白，对水轮机结构设计实现重大的技术创新。

主权项

一种高油压控制水轮机的桨叶电液调节方法，水轮机桨叶角度调节控制系统上，采用高油压调速器控制桨叶电液调节装置，通过桨叶角度的模糊数学模型计算方法，水轮发电机组在不同运行工况下，对桨叶开度进行动态调节控制，调节至合适的桨叶角度运行，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立水轮机转轮模型综合特性曲线的数据库；(2)将水轮机转轮模型综合特性曲线导入数据库；(3)导入发电站长年日径流量序列及水头数据；(4)建立桨叶角度调节计算的模糊数学模型，通过数据训练，模型满足足够精度要求；(5)以桨叶角度β为待求参数，综合步骤(3)导入的水文数据，建立以效率η为中间变量，以年发电量E最大为目标函数的优化模型。根据目标函数和安全稳定限制条件，采用优化算法，求得桨叶角度(6)在线采集水轮发电机组运行的实时工况参数：净水头H，机组引用流量Q从而确定桨叶角度的切换点；(7)采用高油压调速器控制转轮桨叶的接力器，在动态的情况下，可以人为手动或电动控制方式，使位于发电机侧的高压油桨叶调节电液执行器运动，调整叶片的转角，当达到所需的转角后，投入机械或液压锁锭，将叶片固定，从而实现桨叶角度调节的目的。所述模糊数学模型为：$s.t\left\{\begin{array}{c}{E}_i-E_{i-1}\<\mathrm{\ϵ}(E_0=0,i=\mathrm{1,2},...)---\left(1\right)\\ E_i=\max {\∫}_0^{8760}9.81H\left(t\right)Q\left(t\right)\mathrm{\η}(Q_{11},H_{11},\mathrm{\β})\mathrm{dt}---\left(2\right)\\ Q_{11}=\frac{Q}{D^2\sqrt{H}}\\ n_{11=\frac{\mathrm{nD}}{\sqrt{H}}}\\ \mathrm{\β}\∈\{{\mathrm{\β}}_1,{\mathrm{\β}}_2,...{\mathrm{\β}}_i\}\\ \{{\mathrm{\β}}_1,{\mathrm{\β}}_2,...{\mathrm{\β}}_i\}\⋐D_i\\ {\mathrm{\α}}_{\mathrm{\β}\min }\≤{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\β}}\≤{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\β}\max }\end{array}\right.$在上述模糊数学模型中：i为桨叶分档数；ε为收敛精度；E_i为在特定水文过程中，桨叶分成i档时的最大发电量；β为桨叶角度；H(t)为t时刻水头；Q(t)为t时刻流量；Q₁₁为水轮机单位流量；n₁₁为水轮机单位转速；η(Q₁₁,H₁₁,β)为桨叶开度为β时对应工况点的效率；D_i为桨叶分成i档时，所有i个桨叶角度组合构成的集合；{β₁,β₂,…β_i}为i个桨叶角度构成的组合；α_βmin为桨叶开度为β时，导叶的最小开度；α_βmax为桨叶开度为β时，导叶的最大开度；α_β为桨叶开度为β时，导叶的开度。