基于EMD的暂态过程压力脉动数值处理系统及其方法技术方案

本发明专利技术提供基于EMD的暂态过程压力脉动数值处理系统及其方法，回归分析模块，采集机组暂态调试试验中压力脉动信号值，提取IMF分量，将各IMF分量之和作为脉动压力，将最终余量作为均值压力；进行恒定流计算分析和非恒定流计算分析，获得与调试试验最为接近的数学模型；获得计算均值压力、机组转速及调压室水位波动过程及极值；推测对比计算分析模块，进行一维暂态过程计算，获得计算均值压力和计算转速值，即可得到最不利暂态工况下参数，如果这些参数的极值不能全部满足设计要求，则优化，并进入下一轮推测对比计算，直至所有参数均符合设计要求。本发明专利技术形成一套完整的、适用于机组暂态试验的压力脉动回归分析及推测对比计算方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
基于EMD的暂态过程压力脉动数值处理系统及其方法


[0001]本专利技术涉及水电站机组压力脉动分析领域，特别涉及一种基于经验模态分析(EMD)的暂态过程压力脉动数值处理系统及其方法。

技术介绍

[0002]在机组暂态过程中，机组的不稳定性增大，压力脉动过高会存在安全性问题，在机组首次投入运行时，也会出现压力脉动的不稳定性等问题。因此，需要进行机组调试试验，预测压力脉动数值，判断是否处于安全的范围内，减小安全隐患。本专利技术缩小了分析压力脉动数值的误差，并分析出在安全范围内机组的运行环境。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种基于经验模态分析(EMD)的暂态过程压力脉动数值处理系统，包括：回归分析模块、推测对比计算分析模块；其中，
[0004]所述回归分析模块，采集机组暂态调试试验中压力脉动信号值，分别对蜗壳压力脉动信号与尾水管进口压力脉动信号使用经验模态分析法提取IMF分量，将各IMF分量之和作为脉动压力，将最终余量作为均值压力；采用与暂态试验运行相同的计算条件，包括水位、导叶开度、机组出力等，进行恒定流计算分析和非恒定流计算分析。通过恒定流计算分析进行参数修正，获得与调试试验最为接近的数学模型；通过非恒定流计算分析，获得计算均值压力、机组转速及调压室水位波动过程及极值。
[0005]所述推测对比计算分析模块，采用与待预测的机组暂态调试试验工况相同的计算条件，包括水位、导叶开度、机组出力等，进行一维暂态过程计算，获得计算均值压力和计算转速值，即可得到最不利暂态工况下的进水球阀上游侧压力管道、蜗壳进口、尾水管进口最大和最小压力，转速的最大上升值、调压室最高最低涌浪值以及整个输水系统最大压力和最小压力沿管线的分布等，如果这些参数的极值不能全部满足设计要求，则需在此基础上进行导叶关闭规律优化或提出适当的运行条件优化措施，并进入下一轮推测对比计算，直至所有参数均符合设计要求。
[0006]对应的，采用上述系统，本专利技术还提供基于EMD的暂态过程压力脉动数值处理方法，
[0007]其特征在于，采用所述的处理系统，包括以下过程：
[0008]回归分析模块，采集机组暂态调试试验中压力脉动信号值，分别对蜗壳压力脉动信号与尾水管进口压力脉动信号使用经验模态分析法提取IMF分量，将各IMF分量之和作为脉动压力，将最终余量作为均值压力；采用与暂态试验运行相同的计算条件，进行恒定流计算分析和非恒定流计算分析；通过恒定流计算分析进行参数修正，获得与调试试验最为接近的数学模型；通过非恒定流计算分析，获得计算均值压力、机组转速及调压室水位波动过程及极值；
[0009]推测对比计算分析模块，采用与待预测的机组暂态调试试验工况相同的计算条
件，进行一维暂态过程计算，获得计算均值压力和计算转速值，即可得到最不利暂态工况下的进水球阀上游侧压力管道、蜗壳进口、尾水管进口最大和最小压力，转速的最大上升值、调压室最高最低涌浪值以及整个输水系统最大压力和最小压力沿管线的分布，如果这些参数的极值不能全部满足设计要求，则需在此基础上进行导叶关闭规律优化或提出适当的运行条件优化措施，并进入下一轮推测对比计算，直至所有参数均符合设计要求。
[0010]其中，上述中一维暂态过程计算式为：
[0011]①
预测均值压力计算公式
[0012]预测均值压力＝相应时刻计算均值压力+相应时刻计算误差。
[0013]②
预测瞬时总压力计算公式
[0014]预测瞬时总压力＝相应时刻预测均值压力+相应时刻脉动压力。
[0015]③
预测机组转速计算公式
[0016]预测机组转速＝相应时刻计算机组转速+相应时刻机组转速计算误差。
[0017]本专利技术提供一种基于经验模态分析的暂态过程压力脉动数值处理系统及其方法，形成一套完整的、适用于机组暂态试验的压力脉动回归分析及推测对比计算方法，对压力脉动数值计算误差进行修正和完善；本专利技术还为类似机组暂态试验反演及预测分析提供了新的思路和方法，对机组的设计选型、暂态过程计算及控制标准的确定均具有借鉴意义，并有利于推动我国机组国产化进程及相关标准规范体系的建设和完善。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的结构示意图。
具体实施方式
[0019]结合实施例说明本专利技术的具体技术方案。
[0020]按照如图1所示的步骤：
[0021]试验环境：双机以225MW负荷正常运行时同时甩75％额定负荷，上游水位397.28，下游水位76.88，导叶正常关闭，球阀关闭。布置压力传感器，采集压力脉动数值，将试验数据利用经验模态分析法(EMD)经由9次EMD分解后，得到各阶IMF频率范围和最大幅值。将各阶IMF分量和作为压力脉动，将最终余量作为均值压力。根据EMD分解后可以看出,对于球阀和蜗壳进口测点，一号机最大能量出现在频率30～50Hz上下的中低频段；而对于尾水管测点，一号机的最大能量出现的频率段较低的20～80Hz之间。采用现场实测导叶关闭规律，按照待预测的双机甩100％负荷试验工况进行一维水力过渡复核计算，然后根据已经完成的单机甩100％负荷和双机甩75％负荷试验回归分析结果，在计算值基础上进行计算误差的修正和压力脉动叠加，分别获得待预测试验工况的均值压力和包含压力脉动的瞬时压力极值。根据一号机水力单元双机甩100％负荷试验结果，分别就一号机和二号机双机甩负荷球阀进口、蜗壳进口以及尾水管进口测点实测结果与预测结果进行了对比，无论是压力变化过程，还是均值压力，瞬时压力值，预测值与实测值吻合性均较好。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于EMD的暂态过程压力脉动数值处理系统，其特征在于，包括：回归分析模块、推测对比计算分析模块；所述回归分析模块，用于：采集机组暂态调试试验中压力脉动信号值，分别对蜗壳压力脉动信号与尾水管进口压力脉动信号使用经验模态分析法提取IMF分量，将各IMF分量之和作为脉动压力，将最终余量作为均值压力；采用与暂态试验运行相同的计算条件，进行恒定流计算分析和非恒定流计算分析；通过恒定流计算分析进行参数修正，获得与调试试验最为接近的数学模型；通过非恒定流计算分析，获得计算均值压力、机组转速及调压室水位波动过程及极值；所述推测对比计算分析模块，用于：采用与待预测的机组暂态调试试验工况相同的计算条件，进行一维暂态过程计算，获得计算均值压力和计算转速值，即可得到最不利暂态工况下的进水球阀上游侧压力管道、蜗壳进口、尾水管进口最大和最小压力，转速的最大上升值、调压室最高最低涌浪值以及整个输水系统最大压力和最小压力沿管线的分布，如果这些参数的极值不能全部满足设计要求，则需在此基础上进行导叶关闭规律优化或提出运行条件优化措施，并进入下一轮推测对比计算，直至所有参数均符合设计要求。2.基于EMD的暂态过程压力脉动数值处理方法，其特征在于，采用权利要求1所述的处理系统，包括以下过程：回归分析模块，采集机组暂态调试试验中压力脉动信号值，分别对蜗壳压力脉动信号与尾水管进口压力脉动信号使用经验模态...

【专利技术属性】
技术研发人员：任绍成，郑建兴，曾艳梅，陈柳，李海玲，刘扬，
申请(专利权)人：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司北京中水科工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：