基于神经网络的水轮发电机组振动故障诊断专家系统

本文介绍了以水轮发电机组振动故障诊断为研究对象,基于神经网络的专家系统的研究与实现。结合盐锅峡水电站5#水轮发电机组的真机试验研究,通过对试验数据的分析和诊断,结果表明用神经网络专家系统进行方法水轮发电机组振动故障诊断是可行和有效的。这里着重介绍试验研究过程,以及如何用本文所设计的软件进行分析和诊断。     

非同步导叶预开启开度对水泵水轮机启动过程影响

为研究非同步导叶(MGV)的预开启开度对于水泵水轮机"S"特性的影响,选取有明显"S"特性的抽蓄电站建立水泵水轮机模型机组水力模型。为了给选择预开启导叶开度提供依据以及了解其对"S"特性的影响,采用湍流模型对水泵水轮机非同步导叶"S"特性区进行模拟,使用三维、不可压缩流体来模拟内流场和外特性。基于SIMPLEC算法来修正计算流场,使用二阶迎风格式对方程组进行离散求解。结合试验数据进行对比验证。通过内流场和外特性分析发现:采用MGV可以有效地阻止水泵水轮机进入水轮机制动工况;随着预开启导叶开度的增大,流动不均匀性更加明显,转轮与活动导叶之间的水环逐渐消失;预开启导叶开度的增加可以削弱尾水管中的尾水涡带。以上研究成果可以为提高水泵水轮机启动过程的稳定性提供依据。     

轴流式水轮机叶片进口边优化

基于平面叶栅设计方法进行叶栅的初步设计与参数化表达的基础上,对水轮机叶片的进口边进行优化设计。该方法结合N-S方程流场数值模拟,采用NSGA-Ⅱ多目标的优化算法,通过控制叶片轴向和周向两个变量的变化进行优化。结果表明,优化效果良好。     

基于动网格技术的混流式水轮机转轮内部瞬态流动数值模拟

水电站过渡过程常常引起水力机组压力脉动、振动和水锤等现象,严重影响电站的安全稳定运行。为了准确捕捉水轮机在过渡过程中的动态特性,本文区别于常规的稳态分析方法,采用CFD计算软件Fluent14.0,利用基于有限体积法的动网格技术对某混流式水轮机的活动导叶和转轮组成的单流道进行了三维瞬态流动数值模拟。真实模拟了在大波动过渡过程中转轮内部流态的变化,分析了导叶关闭过程中转轮内部压力场和速度场的变化过程。计算结果表明:动网格技术能够较好地模拟水轮机转轮内部流场的动态变化,其计算结果为三维过渡过程的研究提供了理论依据。     

基于有限元的轴流式水轮机转轮体刚强度分析

针对轴流式水轮机,因其转轮体的结构及受力情况的复杂性,进行精确的刚强度计算是相当困难的。为了研究轴流式水轮机转轮体在工作状态下的应力状态及位移情况,采用周期性边界条件,选取包含一个完整枢轴孔在内的扇形区域作为分析模型,对弹性体结构的动力平衡方程,采用三维有限元技术进行求解,分别对额定工况、最大水头工况和两种飞逸工况下的轴流式水轮机转轮体进行了刚强度分析。结果表明：轴流式水轮机转轮体在运行时,飞逸工况下的应力水平要远远大于正常运行工况下的应力水平;转轮体的最大位移及最大应力点位于大枢轴孔的下端处,与实际转轮体最大应力位置一致,同时也说明了该方法的有效性。     

基于PP41的步进式水轮机调速器

提出了一种基于PP41的步进式水轮机调速器,其软件采用Automation Studio高级语言编制,便于描述复杂的控制思想,它实现了用PP41进行频率测量及步进电机控制,具有测频精度高、调节速度快、集成度与可靠性高、人机接口及步进电机控制简单等特点.电站试验及运行表明,该调速器具有良好的静动态特性.     

基于SVD和DBN的水电机组故障诊断

针对水电机组早期故障信号信噪比低的问题,本文将奇异值分解（SVD）和深度置信网络（DBN）相结合进行故障诊断。首先,利用包含噪声的振动信号构造Hankel矩阵,对其进行奇异值分解,采用奇异值差分谱法选取有效奇异值进行相空间重构,实现降噪的目的;然后,对降噪后的振动信号进奇异值分解,用所得的整个奇异值序列构造特征向量;最后,建立深度置信网络分类器模型,实现水电机组的故障诊断。同时,将所提方法与BP神经网络,多分类支持向量机进行对比。结果表明,本文所提方法能够更加可靠高效地识别故障类型,具有一定的应用价值。     

EMD指标能量提取水轮机尾水管动态特征信息

从信号的特征提取出发,采用经验模态分解和指标能量结合的方法,进行水轮机尾水管动态特征信息提取。首先,对信号进行经验模态分解,然后,根据得到的本征模式分量函数计算指标能量,最后,建立基于指标能量的两个模型参数,并以此参数作为故障模式识别的特征向量。以原型水轮机尾水管压力脉动信号为例,进行了应用检验。结果表明,该方法准确性高,并具有良好的水轮机特征向量提取能力,适合分析复杂而特殊的水轮机动态特征信息。     

双向贯流式水轮机工况转换过程流动特性研究

潮汐发电机组在运行过程中工况转换频繁,在转换过程中容易引起事故的发生。为了探究潮汐发电机组在过渡过程中的瞬态特性和流动机理,本文基于格子Boltzmann方法（LBM）,对贯流式水轮机由正向水轮机工况向泄水工况转换及泄水工况向反水泵工况转换这两个过渡过程进行了数值模拟,计算中采用自定义函数控制导叶和桨叶的运动,模拟得到了两种过程中水轮机工作参数的变化规律以及内部的瞬态流动特性。结果表明：当贯流式水轮机从水轮机工况向泄水工况转换时,单位流量随时间逐渐增加,其泄水单位流量约为初始值的2.88倍,与试验测量值吻合良好,证明了本文采用的计算方法是准确可靠的。在转换过程中,由于流态的变化,转轮叶片吸力面出现明显的低压区,容易引起叶片的空化空蚀。同时,转轮受到的径向力会出现明显的周期性波动,容易引起轴系的振动;而在尾水管内部会产生多个湍流涡,由于内部压力的降低会形成螺旋的空腔涡带。