基于改进内特性并与外特性相融合的水轮机建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于改进内特性并与外特性相融合的水轮机建模方法，对水轮机各部件的能量损失进行了详细划分，建立了水轮机各部件的能量损失表达式，进而得到水轮机能量平衡方程，联立水轮机流量调节方程得到改进的水轮机内特性方程，然后将水轮机外特性作为样本数据，采用最小二乘法与遗传算法相结合的方法，辨识改进的水轮机内特性方程的相关参数，得到水轮机过渡过程仿真模型。本发明专利技术基于改进内特性并与外特性相融合的水轮机建模方法，通过建立改进水轮机内特性方程，采用水轮机外特性曲线和辨识改进内特性方程相关参数实现水轮机内特性与外特性相融合的建模方法，该方法能够提高水轮机调节系统的仿真精度。

Water turbine modeling method based on improved internal characteristics and external characteristics

The invention discloses an improvement based on internal characteristics and combined with the characteristics of the hydraulic turbine modeling method, the energy loss of the turbine components were divided in detail, the expressions of energy loss of hydraulic turbine is established, and then the turbine energy balance equation, combined vertical turbine flow control equation characteristic equation the improvement of hydraulic turbine, then the turbine characteristics as the sample data, using the method of combining the least squares method and genetic algorithm, the relevant parameters of turbine characteristic equation of the improved identification of the obtained turbine transient simulation model. The turbine modeling method of the invention improves the internal and external characteristics and based on the characteristics of integration, improve the characteristic equation in turbine by a modeling method using turbine characteristic curve and the identification of the characteristic equation of related parameters to achieve improved internal characteristics and external characteristics of the turbine in combination, the method can improve the accuracy of simulation control system turbine.

【技术实现步骤摘要】
基于改进内特性并与外特性相融合的水轮机建模方法
本专利技术属于水轮机调节系统
，具体涉及一种基于改进内特性并与外特性相融合的水轮机建模方法。
技术介绍
目前，应用于水轮机调节系统仿真的水轮机建模方法，其原理均是根据水轮机综合特性曲线中各参数的变化趋势并结合飞逸特性曲线等约束后而进行的拓展得到，没能充分考虑水轮机内在规律，模型过度依赖个人经验，具有较大的随意性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于改进内特性并与外特性相融合的水轮机建模方法，解决了现有方法没能充分考虑水轮机内在规律，拓展结果过度依赖个人经验，具有较大的随意性的问题。本专利技术所采用的技术方案是，基于改进内特性并与外特性相融合的水轮机建模方法，对水轮机各部件的能量损失进行了详细划分，建立了水轮机各部件的能量损失表达式，进而得到水轮机能量平衡方程，联立水轮机流量调节方程得到改进的水轮机内特性方程，然后将水轮机外特性作为样本数据，采用最小二乘法与遗传算法相结合的方法，辨识改进的水轮机内特性方程的相关参数，得到水轮机过渡过程仿真模型。本专利技术的特点还在于：建立了水轮机各部件的能量损失表达式，进而得到水轮机能量平衡方本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于改进内特性并与外特性相融合的水轮机建模方法，其特征在于，对水轮机各部件的能量损失进行了详细划分，建立了水轮机各部件的能量损失表达式，进而得到水轮机能量平衡方程，联立水轮机流量调节方程得到改进的水轮机内特性方程，然后将水轮机外特性作为样本数据，采用最小二乘法与遗传算法相结合的方法，辨识改进的水轮机内特性方程的相关参数，得到水轮机过渡过程仿真模型。

【技术特征摘要】
1.基于改进内特性并与外特性相融合的水轮机建模方法，其特征在于，对水轮机各部件的能量损失进行了详细划分，建立了水轮机各部件的能量损失表达式，进而得到水轮机能量平衡方程，联立水轮机流量调节方程得到改进的水轮机内特性方程，然后将水轮机外特性作为样本数据，采用最小二乘法与遗传算法相结合的方法，辨识改进的水轮机内特性方程的相关参数，得到水轮机过渡过程仿真模型。2.根据权利要求1所述的基于改进内特性并与外特性相融合的水轮机建模方法，其特征在于，建立了水轮机各部件的能量损失表达式，进而得到水轮机能量平衡方程具体为：将水轮机中的能量损失分为容积损失、导叶入口撞击损失、叶片入口撞击损失、叶片出口旋转损失和圆盘摩擦损失：容积损失功率表示为：Pc＝λcρgQtHt其中，λc为容积损失系数，表示漏水流量与总流量的比值；ρ为水密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2；Qt为水轮机流量，m3/s；Ht为水轮机水头，m；导叶入口撞击损失功率表示为：其中，αg为导叶入流角，rad；αfg为固定导叶出流角，rad；D0为导叶分布圆直径，m；b0为导叶高度，m；叶片入口撞击损失功率表示为：α0为导叶出流角，rad；β1为叶片入口安放角，rad；D1为水轮机标称直径，m；nt为水轮机转速，r/min；叶片出口旋转损失功率表示为：其中，r2为水轮机出口半径，m；A2为水轮机出流面积，m2；β2为水轮机叶片出口安放角，rad；圆盘摩擦损失功率表示为：其中，k为圆盘损失系数；水轮机中能量损失总和表示为：PL＝Pc+Pg+P1+P2+Pf将水轮机各部件的能量损失代入能量守恒方程：Pw＝Pt+PL其中，Pw为流过水轮机的水体失去的能量，W，Pw＝ρgQtHt；Pt为水轮机获得的能量，W，Pt＝πMtnt/30，Mt为水轮机力矩，Nm；利用相似原理将nt、Qt和Mt用单位转速n11、单位流量Q11和单位力矩M11表示，经过整理可得基于能量平衡的表达式：其中a7＝-1.2×10-5kρ。3.根据权利要求2所述的基于改进内特性并与外特性相融合的水轮机建模方法，其特征在于，联立所述水轮机能量平衡方程和水轮机流量调节方程得到改进的水轮机内特性方程，具体为：其中，α为导叶角度，Δα0为导叶角度α与导叶出流角α0之间的差角，Δαg为导叶角度α与导...

【专利技术属性】
技术研发人员：南海鹏，门闯社，罗兴琦，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61