水力脉动下抽水蓄能机组扭振特性辨识方法

提出一种基于水力脉动的抽水蓄能机组轴系扭振特性辨识方法,即采用应变测试技术获取随机性动态扭矩信号;设置触发阈值,将扭矩信号和阈值的交点及其后一定长度的样本点组成样本信号;对足够多样本平均后,信号中随机响应和正/负速度冲击响应被平均掉,剩余则为幅值冲击响应信号;用指数函数拟合冲击响应信号,从中得到扭振固有频率和阻尼。将该方法应用于某抽水蓄能机组扭振特性辨识。试验结果表明:25%负荷工况下水力脉动幅度较大,触发阈值对阻尼和频率辨识结果的影响较小;负荷升高后扭矩脉动幅度减小,触发阈值对频率识别值的影响较小,但会影响阻尼识别值;该方法无需施加扭矩激励,可以实现安装状态下扭振特性辨识,具有较强的工程应用价值。

白鹤滩百万千瓦水轮发电机组转轮动应力特性研究

转轮是白鹤滩水电站百万千瓦水轮发电机组研发难度最大和制造难题最多的核心部件,为有效预防转轮裂纹,选择白鹤滩水电站右岸#12机组作为研究对象,探索百万千瓦水轮机转轮动应力测量方法,研究运行稳定性和转轮动应力特性,揭示机组转轮动应力真实分布规律,用于指导机组在合理运行区运行,延长叶片使用寿命,提高机组运行可靠性。白鹤滩水电站#12机组稳定性和动应力测试分析表明,机组机械部分制造和安装质量优良,运行稳定性表现优秀;转轮叶片动应力在全负荷范围内保持在较低状态,远低于材料的许用应力值,甩负荷等过渡过程产生的动应力幅值大于稳定工况动应力幅值;稳定工况下,转轮叶片动应力典型频率成分为1.785、42.84、0.45 Hz,这分别是机组转频、24倍转频和涡带频率,对应的动应力分量由蜗壳内非轴对称速度干扰叶片进口流动、活动导叶出口的不均匀流场干扰叶片进口流动和涡带尾水压力脉动引起。

某电站混流式水电机组145%过速试验操作策略研究

在水电机组进行145%过速试验时,超速状态下持续的时间长度对机组旋转部件的安全至关重要。本文针对某电站新改造的混流式水电机组进行了145%过速试验的研究,分析了试验过程中两个主要操作阶段的不同启动方式及其优缺点。从水电机组输入及输出的能量关系出发,利用某电站新改造的3号水轮机145%过速试验的实际测量数据,提出了一种预测导叶开度与机组转速之间关系的数学模型。基于该模型形成的操作策略能够有效辅助操作人员进行过速试验操作,更好地控制机组在过速状态下的平稳性和安全性,从而降低操作风险。

基于改进GAN的水力测功器轴承故障在线诊断方法

基于数据驱动的轴承故障诊断方法已成为轴承故障诊断领域研究的重点,但由于水力测功器轴承故障情况极少,导致基于数据驱动的轴承故障诊断准确率低。针对上述问题,提出了一种基于改进生成对抗神经网络(generative adversarial networks,GAN)的水力测功器轴承故障在线诊断方法,首先对生GAN训练方法进行改进,用改进的GAN交替训练判别器和生成器学习原始数据的分布特性,建立了水力测功器轴承故障数据增强模型得到合成数据。然后结合原始数据和合成数据训练得到基于SVM的轴承故障诊断模型。最后采用该轴承故障诊断模型实现水力测功器轴承故障在线诊断。仿真结果表明,所提出的故障在线诊断方法通过改进GAN增强训练极大提升了轴承故障诊断的实时准确率,并具有抗噪声干扰性强的特点。

基于转速跟踪预处理和CNN的水力测功器轴承故障诊断方法

高速、重载的复杂环境中,易导致水力测功器轴承故障多发,为准确诊断其轴承故障状态的问题,提出了一种基于转速跟踪处理和卷积神经网络(CNN)的水力测功器轴承故障诊断方法。首先,对振动数据进行转速跟踪预处理,以解决变转速情况下的特征提取问题;然后,对预处理后的信号进行快速傅里叶变化提取故障频谱特征,以频域信号生成汉克矩阵,并将其作为模型的原始特征输入训练卷积神经网络故障诊断模型;最后,采用训练好的轴承故障诊断模型实现水力测功器轴承故障在线诊断。仿真结果表明,所提出的基于转速跟踪处理和卷积神经网络的水力测功器模型是可行和有效的,并具有较好的泛化能力,能够准确、有效地诊断轴承的故障状态。

桥巩水电站5号机组盘车转轮反转原因分析

针对桥巩水电站5号机组盘车时转轮出现反转的情况,通过开展机组稳定性试验,分析试验结果以及机组动平衡,得出机组盘车时转轮反转及运行振动偏大的原因,为机组安全稳定运行提供依据。

水轮发电机组惯性时间常数计算研究

为了获得水轮发电机组惯性时间常数,笔者提出采用现场甩负荷试验实测数据计算惯性时间常数的方法,阐述惯性时间常数的物理意义,介绍惯性时间常数计算原理和计算方法,并对计算结果进行分析,总结出影响惯性时间常数的因素。结果表明:采用甩负荷试验测取数据计算得到的水轮发电机组惯性时间常数能反映正常运行工况的真实值。

基于改进混合黏菌天鹰算法的水电机组调节系统参数辨识

随着风电场、太阳能电场和水电站的整合,水电机组调节系统(hydropower unit regulating system,HURS)的运行工况变得复杂,难以从实际工程中获得模型的具体结构及参数。因此,HURS的参数辨识是其精确建模的关键,能够为水电机组的优化控制和稳定性分析提供支持。文中提出一种分层结构的改进混合黏菌天鹰算法(hybrid slime mould-aquila algorithm,HSMAA),并应用于解决HURS在空载工况和负载工况下的参数辨识问题。基于黏菌算法和天鹰算法搜索最优解的特征,建立了一种分层搜索的策略以加快搜索最优解的收敛速度,并在多个测试函数上对所提方法的有效性进行了验证,构建了基于改进HSMAA的HURS参数辨识策略。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性,与黏菌算法和天鹰算法相比,HSMAA在所有评估指标上表现最佳。

高坝洲电厂轴流转桨式机组汛期运行方式分析

汛期发电时,由于发电水头的变化,轴流转桨式机组往往存在出力受限的现象。本文以高坝洲电厂轴流转桨式机组为例,研究汛期的发电运行方式,使机组取得更高的运行效率。此外,较低的水头会限制机组出力,并影响机组摆动情况(以上导摆度为例),机组摆动过大时将危害机组安全。因此,如何根据水头变化调整出力,进而尽量减小机组振动摆度,提高机组运行效率,且使机组尽量在安全范围内运行,提高效益,值得设备管理人员进行深刻的思考。本文结合水头、负荷变化对上导摆度、机组运行效率、耗水率等参数加以分析。

混流式机组启动调试及流程优化

混流式水轮发电机组适宜于中高水头,水头一般15~310m。其特点是机组运行稳定,结构紧凑,平均效率较高。立轴、卧轴式布置均可,是当今水电站广泛使用的一种机型。机组启动调试及流程优化关乎机组运转效益和使用寿命,目前国内水电站启动调试及流程日益完善,但仍存在一些缺陷,对机组安全运行造成了不良影响。因此作者根据工作经验,分析混流式机组启动及流程优化,期望可以为提高水电站机组安全运行打下良好的技术基础。

主成分分析法在水电机组运行监测分析中的适用性探索

在MATLAB中建立基于主成分分析法的系统异常监测模型,利用某水电站厂级信息系统中的历史数据,针对一台水电机组的常规运行状态展开分析。结果表明:在限定工况和测点的条件下,主成分分析法对于水电机组的运行状态监测分析具有一定的适用性。同时在参数适当的前提下,可以发挥一定的预警功能。为水电站在不增加监测硬件的条件下提高软件分析能力提供了一种思路。

阳蓄电站水泵水轮机调试问题分析及解决方案

通过对阳蓄电站机组调试过程在水泵水轮机中出现的问题进行分析研究,提出相应的解决方案,为高水头大容量抽水蓄能机组的设计、制造、调试及运行等方面提供了现场安装经验和试验依据。

水轮机调节系统的动态滑模控制

针对水轮机调节系统在滑模控制中的抖振问题,研究基于滑模控制方法设计了水轮机调节系统的动态滑模控制器。首先建立了考虑超长引水隧洞的水轮机调节系统的数学模型,并设计了动态滑模控制器;然后通过粒子群和灰狼混合优化算法(PSOGWO)对设计的控制器参数进行了优化;最后采用设计的动态滑模控制器对水轮机调节系统进行了正弦和阶跃的轨迹追踪试验,用于评估不同控制器的优越性和有效性。仿真结果表明,设计的动态滑模控制器不仅提高了水轮机调节系统的控制性能并减少了轨迹追踪的收敛时间,而且能够显著减小滑模控制的抖振效应和轨迹追踪的误差。

抽水蓄能电站甩负荷实测压力处理及特性分析

针对抽水蓄能电站甩负荷过程蜗壳进口压力信号易受噪声干扰、压力脉动难以准确提取等问题,提出了一种变分模态分解和完全自适应噪声完备集合经验模态分解相结合的联合处理方法。首先对信号进行变分模态分解,以互信息为准则进行分量重构,降低排列熵值。然后对重构信号进行完全自适应噪声完备集合经验模态分解处理,叠加分量以获取与仿真信号排列熵一致的试验数据。通过工程实例研究证明,本文所提出的处理方法能较为快速和准确地分解蜗壳进口实测压力,同时利用互信息提升了使用相关系数选取分量重构的准确性,为压力脉动准确提取和分析提供了新参考。

涂层对水力机械材料磨蚀性能影响的试验研究

利用搭建的旋转喷射磨蚀试验装置对4种已分别喷涂氧化铝陶瓷(Al_(2)O_(3))、镍基合金(Ni60)、碳化钨(WC)、钴铬钨(CoCrW)涂层的水力机械过流部件常用材料进行不同涂层抗磨蚀性能对比试验研究。试验结果表明,Al_(2)O_(3)陶瓷涂层与试件基体材料结合强度较低,在含沙水流的高速冲击下出现脱落现象,对基体材料难以起到抗磨蚀保护作用,不适用于冲击磨损;WC涂层具有较好抗空蚀性能,但因喷涂过程中易发生氧化脱碳相变产生W_(2)C及W,致使晶界出现裂纹在泥沙反复冲击锻打作用下因疲劳磨损造成失重损失;Ni60及CoCrW涂层与试件基体结合较好,磨蚀试验后表面未出现裂纹及凹坑,犁沟状磨痕破坏程度较基体得到较大改善,其中喷涂CoCrW涂层可以将试件基体材料磨蚀失重量降低至一半及以下,具有较好的抗磨蚀效果。

十三陵抽水蓄能电厂单台机组甩负荷试验分析

介绍某抽水蓄能电站单台机组甩负荷试验的试验过程和数据分析,以检验水轮机调节系统的动态特性,分别计算了甩负荷试验过程中的转速上升率、蜗壳进口水压上升率以及尾水管进口水压下降,并以此为依据,验证了调节保证计算的正确性。

抽水蓄能机组水泵断电工况反转特性研究

在抽水蓄能机组的水力过渡过程中,水泵紧急断电工况的过渡过程品质至关重要。关于水泵断电时是否会出现反转,反转是否影响机组安全稳定运行,行业内至今未达成共识。为探究引起水泵反转的主要因素,笔者运用有压瞬变流理论,分析了导叶关闭规律、0°开度力矩特性及管道特性对水泵反转的影响。结果表明:两段折线关闭规律可以较好地规避水泵反转现象的发生;0°开度力矩特性对水泵反转影响不大;不同的管道特性参数对反转转速有较大影响。

抽水蓄能机组甩负荷试验研究

分析金寨抽水蓄能电站2号机组甩50%和100%额定负荷时的转速上升率、蜗壳进口压力最大值和尾水锥管进口压力最小值。采用低通滤波法(截止频率为0.2倍转频)对蜗壳进口和尾水锥管进口压力数据进行处理以获得趋势项,研究不同数据时长下压力脉动项的峰峰值(97%置信度),为合理、准确计算蜗壳进口压力最大值和尾水锥管进口压力最小值提供了技术支撑,为抽水蓄能机组甩负荷试验分析提供了实例参考。

东坪电厂水轮机流固耦合建模及增容能力评估

增容改造是提升水电机组发电能力的重要举措之一。东坪水电站地处湖南,是国家电投集团增容改造的重要试点。本文以其为研究对象,采用有限元软件建立了其整体三维流固耦合有限元分析模型,选择转子中心体、主轴、转轮室、叶轮四大过流部件,对其开展流固耦合刚强度及模态数值求解,得到了流道的压力速度分布以及结构的应力、模态结果,在此基础上评估了增容后机组关键部件的刚强度及动力学特性。结果表明,现有结构条件下,东坪电站的机组额定容量可提升16.11%~21.67%,年发电量可提升1.64%。影响其增容能力的最主要因素是转子的飞逸转速,可通过适当提升转子中心体外筒圈的材料性能来提升其临界飞逸转速。研究结果为水轮机的增容改造评估提供了重要理论依据与借鉴。

广东枫树坝水电站水轮机绝对效率试验及结论

广东枫树坝水电站经过一次增效扩容改造,因当时条件限制,改造后未开展机组原型效率试验,此次试验采用安装适应性强、复杂程度高、试验准确度高的流速仪法,针对电站2号机组的流道特点,分析流态对测量位置的影响,选取最优测量位置和方式,通过密布的流速仪传感器采集数据,开展计算分析,获取不同位置的流态分布,为原型设计与真机测流结果的比较和验证提供基础数据,通过开展原型效率试验获取真机运行综合特性曲线的数据,通过试验得到机组在不同水头、不同运行工况下的过机流量,进而调节机组流量使其在高效率区间运行,提高机组运行稳定性和经济性。