基于大数据的多维度水电机组健康评估与诊断

考虑到当前水电机组安全高效运行领域存在的健康状态评估不准确、故障样本少、故障知识不健全和大型机组安全高效运行准则缺乏等问题,本文通过分析提炼水电机组试验、在线监测及运行维护等海量健康数据,提出了表征机组运行状态的特征参数,揭示了各特征参数与机组运行工况参数之间的耦合关系,最终建立了基于健康样本的多维度水电机组健康评估和性能退化预测理论方法。此外,本研究还提出了大型机组安全稳定运行分区准则。基于所建模型和准则,建立了大型水电机组远程状态监测与诊断系统平台。为保障水电机组安全、稳定和高效运行提供了重要技术支撑。

迪什林水电站转轮动应力测试及裂纹原因分析

开展水轮机转轮动应力现场测试是叶片裂纹原因分析的重要手段之一。由于轴流转桨式水轮机转轮结构复杂,开展转轮叶片动应力现场测试的难度也相对较大。本文针对Tishrin水电站轴流转桨式水轮机转轮叶片裂纹问题,对其2号机进行了全面的转轮动应力和机组稳定性试验研究,介绍了Tishrin水电站轴流转桨式水轮机转轮动应力现场试验的试验方法及有关试验结果,对转轮叶片产生裂纹的原因进行了分析探讨。本文是国内外首次成功开展大型轴流转桨式水轮机转轮叶片动应力测试,具有一定的科研和应用价值。

水轮机压力脉动试验方法的研究

本文介绍了在水轮机压力脉动试验中测试点位置的选取 ,压力传感器的选择和安装 ,以及在信号采集过程中可能产生的信号混叠和信号频率泄漏现象 ,提出了在采用FFT分析时较为合理的信号采集方法。由于在进行FFT分析时 ,先对连续的压力脉动信号进行了有限化和离散化处理 ,从而使分析得到的频率、幅值和相位产生误差。要提高FFT分析的频率分辨率 ,必须加长数据采样时间 ;要提高高频分析的精度 ,则应提高采样频率 ,缩短采样间隔。

水电机组故障诊断技术的应用现状与技术发展

通过资料和国内外现场调研,对水电机组故障诊断技术国内外发展的现状进行论述,提出了故障诊断技术在水电厂生产运行中的诊断原则和作用。并针对水电机组的特点,分类归纳了水电机组故障诊断的对象和内容,对目前水电行业应用较广的几种诊断方法进行分析。最后,提出了故障诊断技术在水电行业研究应用中的不足及其技术展望。

水轮机压力脉动信号采集方法的研究

通过对大量试验资料的分析 ,针对目前广泛使用的FFT分析法 ,介绍了在水轮机压力脉动试验过程中可能产生的信号混叠和信号频率泄漏现象 ,提出了在采用FFT分析时较为合理的信号采集方法。由于在进行FFT分析时 ,先对连续的压力脉动信号进行了有限化和离散化处理 ,从而使分析得到的频率、幅值和相位产生误差。要提高FFT分析的频率分辨率 ,必须加长数据采样时间 ;要提高高频分析的精度 ,则应提高采样频率 ,缩短采样间隔。

水轮发电机组状态监测技术的现状及展望

文章回顾和总结了当前国内外水电机组状态监测技术的现状和发展情况,分别从监测内容、监测技术和结构体系几个方面,结合国内外科研和产品开发、应用现状,进行了详细的分析,并指出目前在水轮发电机组状态监测的研究和应用中存在的问题,最后提出状态监测技术可能取得进展的研究方向和发展趋势。

水轮机水力稳定性的分析

根据收集国内外水轮机水力稳定性资料 ,分析了引起水轮机水力不稳定性的因素 ,并结合实例分析可能引起的危害 。

卡门涡诱发的水电机组振动特性研究

针对近年来我国大中型水电站接连发生卡门涡诱发的机组振动问题,介绍了影响叶片卡门涡频率和脉动幅值的主要因素,并根据作者多年来的工程经验,总结归纳了卡门涡诱发的机组振动的基本特征,提出了避免或消除叶片卡门涡共振的工程措施。

混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动试验研究

通过三峡电厂升水位试验数据分析了混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动主频的变化趋势,指出了目前两种用于计算尾水管涡带频率公式的适用性不足。试验数据表明,定水头下尾水管压力脉动主频在部分负荷低负荷段随着水轮机流量的增大有减小的趋势,在部分负荷高负荷段中呈"V"型分布,这种"V"型分布与尾水管固有频率相关;定导叶开度情况下,部分负荷下尾水管压力脉动主频与水头没有必然联系;试验同时表明,部分负荷下尾水管压力脉动对机组稳定性参数具有直接影响,是引起机组稳定性参数变化的主要原因。

水电机组状态退化评估与非线性预测

提出了基于Shepard曲面、经验模态分解法(ensembleempirical mode decomposition,EEMD)、混沌理论和灰色理论的水电机组状态退化评估与趋势预测模型。该方法首先用Shepard曲面建立综合考虑有功功率、工作水头作用的水电机组状态退化趋势模型。然后将水电机组状态退化趋势进行EEMD分解,得到若干个相对平稳的固有模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量和一个余项分量,对每个IMF分量进行特性识别,根据其不同属性,选用混沌预测模型或灰色模型预测,同时对余项分量进行灰色预测。最后将所有分量的预测结果进行重构,获得最终预测结果。实例分析表明,该方法能有效地评估水电机组状态的退化过程,且能提高退化趋势的预测精度。

稳态工况下水电机组主轴摆度峰峰值计算方法研究

对目前状态监测与现场试验中主轴摆度峰峰值计算的常用方法进行了综述,将计算方法分成两类:极值法和置信度法。通过实例分析指出稳态工况下极值法计算时存在结果不稳定,且结果依赖于滤波器选择的问题。研究采用置信度法计算峰峰值,实例分析表明置信度法结果优于极值法。在95%的置信度下,当计算周期数不小于6时,采用95%置信度法对原始数据及不同滤波器作用下的数据计算得到的峰峰值结果均收敛,置信度法下的峰峰值计算结果相容。

国内水电机组状态监测和故障诊断技术现状

全面介绍我国水电机组水轮机、发电机、轴承和辅机系统的状态监测技术应用现状及存在的主要问题;同时对水电机组各系统的故障诊断技术现状、电厂状态检修策略的实施现状进行了全面地总结和分析。现阶段,水电机组各系统的在线监测技术虽然在短期之内能够基本满足电厂安全运行的监测需求,但是各系统监测信号、数据的精度和抗干扰水平还需进一步提高和完善,同时为实现机组运行的全面监测、机组故障诊断和电厂的状态检修,还迫切需要对低频振动监测、局放信号识别和抗干扰、空化空蚀监测、故障诊断理论研究等技术难点进行攻关和研究。

水轮机涡带压力脉动影响因素及模型试验方法的研究

本文通过对大量试验资料的分析讨论，探讨了空化系数、水头等对水轮机涡带压力脉动的影响，介绍了小空化系数条件下的“削波”现象，探讨了“削波”现象对压力脉动幅频特性分析的影响，并就模型试验中采集时间的选取、脉动波形的分析方法等进行了探讨。

抽水蓄能电站机组异常状态检测模型研究

针对当前水电机组故障样本少,难以对其开展有效诊断的难题,提出了一种综合考虑有功功率、工作水头等工况参数的基于最小二乘曲面的抽水蓄能电站机组异常状态检测模型,即在深入分析有功功率、工作水头对机组运行状态影响的基础上,确定了机组的健康标准状态,根据机组运行状态在不同功率和不同水头下的特性,划分了不同单元,在不同单元内选取能反映机组运行状态的敏感特征参数,分别建立了基于最小二乘曲面的分布式健康模型,将功率、水头等实时在线数据代入分布式健康模型,通过计算机组健康度建立最终的异常状态检测模型。实例应用结果表明,该模型能有效地挖掘机组海量状态数据和真实可靠地进行在线状态评估,从而实现机组异常状态的早期预警。

大型混流式水轮机的应用现状与技术发展

根据我国水力资源特点，分析总结了我国大型混流式水轮机技术的应用需求和应用现状，以及大型混流式水轮机技术的发展趋势，并分析提出了当今国内外混流式水轮机的技术发展水平。混流式水轮机模型的最优效率已从20世纪80年代的92％～93％到90年代的93％-94％，提高到现阶段94％～95％的水平，部分水头段已超过95％，空化性能和水力稳定性较过去有了相当大的改善。

基于三维曲面的抽水蓄能电站机组故障预警模型

深入分析了影响抽水蓄能机组运行状态的有功功率、工作水头等关键因素,确定了机组的健康标准状态,提出了综合考虑有功功率、工作水头作用,能够自适应抽水蓄能机组工况变化的故障动态预警模型。实例分析表明,该模型可以实现抽水蓄能机组的在线安全评估,能及时准确地预警出机组异常(故障),有很好的实用性。

水轮发电机组轴心轨迹分解研究

为探明不同负荷条件下影响混流式水轮发电机组轴心轨迹的因素,通过某电站实测数据分析了机组上导、下导与水导处轴心轨迹的情况。研究表明:不同工况下,水轮发电机组大轴轴心轨迹可以解析出由转频及其倍频确定的合成轴心轨迹。稳定工况下,机组大轴摆度轴心轨迹由转频及其倍频决定,轴心轨迹稳定;尾水管涡带部分负荷区水导处轴心轨迹可以进一步解析出由涡带频率决定的合成轴心轨迹,该轨迹确定了尾水管涡带部分负荷区水导摆度的轴心轨迹趋势,转频及其倍频以及其它因素增加了轴心轨迹的带宽。现场试验数据表明这一分解是合理的。

基于量热法的水电机组发电机效率试验研究

在水电工程现场,发电机效率试验受到现场安装条件的限制和测试时间的要求,很难有效和及时的开展,针对这种现状,本文简要介绍了基于量热法的发电机效率测试原理,再结合发电机效率试验中关键技术难点,如冷却管路的改造如何满足流量测量的要求、分项损耗的计算与总体损耗的校核与验证,以及试验过程和时间的组织计划等问题,提出了优化和解决方案,最后通过在西非科特迪瓦苏布雷电站的测试实施,证明优化设计方法具有良好的操作性和有效性,可为其他海外水电工程的发电机效率测试提供实施参考和技术依据。

小波包特征熵提取水电机组轴心轨迹形状

将小波包多分辨与信息熵相结合,提出了一种提纯水电机组轴心轨迹的方法——小波包特征熵法。首先对采集到的摆度信号进行小波包分解,在通频范围内得到分布在不同频段内的分解序列,进而提取其小波包特征熵,选取占信号特征熵比较大的几个主要小波包进行信号重构,得出能清晰反映轴心轨迹形状特征的提纯信号。

旋转机械轴心轨迹识别方法综述

本文从旋转机械故障机理、轴心轨迹提纯、轴心轨迹特征提取与识别三个方面对旋转机械轴心轨迹的研究现状进行了论述,分析了目前应用较广的几种提纯和识别方法的原理以及特点。在此基础上,针对当前轴心轨迹识别方法研究在识别内容的完善性、识别方法的局限性和对未知故障的识别能力上存在的问题进行了分析。最后指出,旋转机械轴心轨迹识别方法在进动方向和稳定性方面应进一步研究,多种方法融合的识别研究是新的发展趋势,信号分析技术的发展也会为轴心轨迹识别提供可靠的技术支持。