一种水轮机顶盖故障智能预警方法技术

本发明专利技术属于水轮发电机组智能化运行维护领域，针对水轮机顶盖故障，提出一种水轮机顶盖故障智能预警方法，达到提前预判顶盖发生故障的目的。通过在水轮机水导轴承布置X、Y方向两个摆度测点，顶盖水平X、Y方向两个振动测点，顶盖垂直Z方向一个振动测点，无叶区压力脉动测点，获得水导轴承摆度、顶盖水平振动、顶盖垂直振动、顶盖无叶区压力脉动四个物理量的信号，经过智能故障预警平台分析处理，实现对顶盖故障的精准高效预警。盖故障的精准高效预警。盖故障的精准高效预警。

【技术实现步骤摘要】
一种水轮机顶盖故障智能预警方法


[0001]本专利技术属于水力机械智能化运维领域，针对水轮机顶盖部件，特别提出一种智能化故障化预警方法。

技术介绍

[0002]水力发电作为清洁能源，必将迎来比以往更大的发展空间。能否及时发现水电机组运行异常，提前预判机组故障对维护水电站、抽水蓄能电站机组安全稳定具有十分重要的意义。同时发展智能化机组故障预警，逐步实现状态检修提升水电机组运行稳定性也是水电站行业发展大势所趋。以机组结构特点为基础，基于多监测量融合的数据分析可实现机组部件的故障预警，为进一步提高水电机组智能化程度提供了有效手段。
[0003]目前，在水电机组智能运维领域，已有很多研究成果。公告号为 CN202110462387.2中国专利介绍了一种水电机组运行数据趋势预警方法，包括采集水电机组运行功率数据、基于历史功率数据进行功率趋势预测、设置功率过低预警值等，该专利能够实现对运行功率的异常预警，并进行趋势预测；公告号为CN201810573391.4的专利技术专利公布了一种五位一体水力机械故障诊断方法，该专利通过获得水力机械的上机架、下机架、导轴承瓦、蜗壳、尾水管位置的流量、水压力、电流、振动、温度五个物理量的信号，利用D
‑
S证据理论实现对水轮机故障的高效判断，该专利实现了基于多物理量融合概率分析实现对水力机械的故障诊断方法。
[0004]目前的水力机械故障诊断系统大多是对单个或者多个监测的物理量信号设定报警值，实现常规故障报警的功能。针对水电机组具体部件的特有故障预警的相关研究还比较少见。本申请为了实现水轮机顶盖故障预警，在深入分析顶盖具体故障的具体特征基础上，根据其征兆特点选取相关的监测物理量信号，设定故障预警整定值等步骤实现了顶盖故障预警的目标。

技术实现思路

[0005]为了实现水力机械的故障预警功能，本申请提出了一种水轮机顶盖故障智能预警方法，是根据水轮机顶盖故障特点，通过监测水导摆度、顶盖水平振动、顶盖垂直振动、顶盖无叶区压力脉动四个物理量信号，融合水轮机结构机理与逻辑推理学实现水轮机顶盖故障预警的目的，并能够定位具体故障类别。
[0006]本专利技术采取的技术方案为：
[0007]步骤一：在水导轴承处，X、Y方向上各布置一个涡流传感器测量位移，获得摆度信号；在顶盖水平X、Y方向上，垂直Z方向上各布置一个加速度传感器测量加速度，获得振动信号；在顶盖无叶区上方，布置一个压电传感器，获得顶盖无叶区压力脉动信号，将每个时间节点的监测数据编号以及并每个时间节点的数据信息上传至预警系统的数据库内；
[0008]步骤二：对水导X、Y方向摆度值各取最近30天历史数据分别求出平均值，作为水导X、Y方向摆度整定值，其中摆度整定值求取算法公式为：
[0009][0010][0011]其中，N表示30天内的水导摆度信号值采样次数，X
si
，Y
si
分别表示水导X方向摆度，水导Y方向摆度的第i次采样值，X
s
,Y
s
分别为水导X方向、Y方向摆度整定值；
[0012]步骤三：对X、Y方向顶盖水平振动信号加速度值各取最近30天历史数据分别求出平均值，作为顶盖水平振动信号X向、Y向整定值，顶盖水平方向振动信号加速度整定值求取算法公式为：
[0013][0014][0015]其中，N表示30天内的顶盖水平振动信号加速度值采样次数，X
DSi
， Y
DSi
分别表示顶盖水平振动信号X方向，Y方向加速度值的第i次采样值； X
DS
，Y
DS
分别代表顶盖水平X、Y方向振动信号加速度整定值；
[0016]步骤四：对Z方向顶盖垂直振动加速度值取最近30天历史数据求出平均值，作为顶盖垂直振动信号Z方向整定值，顶盖垂直振动信号加速度整定值求取算法公式为：
[0017][0018]其中，N表示30天内的顶盖垂直振动信号加速度值采样次数，Z
Dsi
表示顶盖垂直振动信号Z方向加速度值的第i次采样值，Z
Ds
为顶盖垂直振动信号加速度整定值；
[0019]步骤五：对顶盖无叶区压力脉动监测值取最近30天历史数据求出平均值，顶盖压力脉动整定值求取算法公式为：
[0020][0021]其中，N表示30天内的顶盖垂直振动信号加速度值采样次数，P
Dsi
表示顶盖垂直振动信号Z方向加速度值的第i次采样值，P
Ds
为顶盖压力脉动整定值；
[0022]步骤六：定义事件A为水导X方向、Y方向摆度值与X方向、Y方向整定值对比情况：当水导X方向摆度值连续大于X方向整定值10％以上6小时、水导Y方向摆度值连续大于Y方向整定值10％以上6小时的时候，事件A为TRUE,其余情况事件A为FALSE；
[0023]步骤七：定义事件B为顶盖水平振动X方向、Y方向加速度值与X方向、Y方向整定值对比情况：当顶盖水平振动X方向加速度值连续大于X 方向整定值10％以上6小时、顶盖水平振动Y方向加速度值连续大于Y方向整定值10％以上6小时的时候，事件B为TRUE,其余情况事件B为FALSE；
[0024]步骤八：定义事件C为顶盖垂直振动加速度值与整定值对比情况：当顶盖垂直振动加速度值连续大于垂直方向整定值10％以上6小时的时候，事件C为TRUE,其余情况事件C为FALSE；
[0025]步骤九：定义事件D为顶盖无叶区压力脉动监测值与压力脉动整定值对比情况：当顶盖无叶区压力脉动监测值大于压力脉动整定值时，事件D 为TRUE其余情况事件D为FALSE；
[0026]步骤十：当事件B为true时，发出水力不平衡力过大故障预警；当事件A与B均为true时,发出顶盖把和螺栓松动故障预警；当事件C为true 时，发出顶盖轴向刚度不足故障预警，当事件D为true时，发出顶盖动静干涉故障预警；
[0027]步骤十一：以MySQL数据库为平台，建立设备信息管理数据库保存历史故障预警信息及相关数据，将水轮机已出现的预警记录、故障记录、故障类型、维修方案进行统计分析，以不同故障发生时的属性参数作为索引识别号，存入设备管理信息数据库；
[0028]步骤十二：当发生故障预警时，利用机组停机检修时间对顶盖相关部件进行检修处理。检修处理内容包括：
[0029]当发生水力不平衡力过大故障预警时，停机检查自然补气系统是否正常工作，并检修自然补气系统；当发生顶盖把和螺栓松动故障预警时，停机检查顶盖把和螺栓是否出现松动，并对所有顶盖把和螺栓进行加固把紧；当发生顶盖轴向刚度不足故障预警时，停机检查顶盖结构是否产生损坏或磨损，并对磨损部位与易发生磨损进行焊接加固处理；当发生顶盖动静干涉故障故障预警时，停机检查转轮、导叶、抗磨板等过流部件，并对过流部件进行间隙微调整。
[0030]在上述一种水轮机顶盖故障智能预警方法中，所述步骤二中，水导X 方向、Y方向摆度整定值分别记为X
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水轮机顶盖故障智能预警方法，其特征包括如下步骤：步骤一：在水轮机水导轴承(1)处，X、Y方向上各布置一个涡流传感器测量位移，获得摆度信号；在顶盖水平(2)X、Y方向上，垂直(3)Z方向上各布置一个加速度传感器测量加速度，获得振动信号；在顶盖无叶区上方(4)，布置一个压电传感器，获得顶盖无叶区压力脉动信号；步骤二：对水导轴承X、Y方向摆度值各取最近一个月历史数据分别求出平均值，作为水导轴承X、Y方向摆度整定值；步骤三：对X、Y方向顶盖水平振动信号加速度值各取最近一个月历史数据分别求出平均值，作为顶盖水平振动信号X向、Y向整定值；步骤四：对Z方向顶盖垂直振动加速度值取最近30天历史数据求出平均值，作为顶盖垂直振动信号Z方向整定值；步骤五：对顶盖无叶区压力脉动监测值取最近30天历史数据求出平均值，作为压力脉动整定值；步骤六：定义事件A为水导X方向、Y方向摆度值与X方向、Y方向整定值对比情况：当水导X方向摆度值连续大于X方向整定值10％以上6小时、水导Y方向摆度值连续大于Y方向整定值10％以上6小时的时候，事件A为TRUE,其余情况事件A为FALSE；步骤七：定义事件B为顶盖水平振动X方向、Y方向加速度值与X方向、Y方向整定值对比情况：当顶盖水平振动X方向加速度值连续大于X方向整定值10％以上6小时、顶盖水平振动Y方向加速度值连续大于Y方向整定值10％以上6小时的时候，事件B为TRUE,其余情况事件B为FALSE；步骤八：定义事件C为顶盖垂直振动加速度值与整定值对比情况：当顶盖垂直振动加速度值连续大于垂直方向整定值10％以上6小时的时候，事件C为TRUE,其余情况事件C为FALSE；步骤九：定义事件D为顶盖无叶区压力脉动监测值与压力脉动整定值对比情况：当顶盖无叶区压力脉动监测值大于压力脉动整定值时，事件D为TRUE其余情况事件D为FALSE；步骤十：当事件B为true时，发出水力不平衡力过大故障预警；当事件A与B均为true时,发出顶盖把和螺栓松动故障预警；当事件C为true时，发出顶盖轴向刚度不足故障预警；当事件D为true时，发出顶盖动静干涉故障预警；步骤十一：以MySQL数据库为平台，建立设备信息管理数据库保存历史故障预警信息及相关数据，将水轮机已出现的预警记录、故障记录、故障类型、维修方案进行统计分析，以不同故障发生时的属性参数作为索引识别号，存入设备管理信息库；步骤十二：当发生故障预警时，利用机组停机检修时间对顶盖相关部件进行检修处理。2.根据权利要求1所述的一种水轮机顶盖故障智能预警方法，其特征是：所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王启发，魏立华，梁彬，王润鹏，范寿孝，孙永鑫，刘忠仁，刘育良，韩毅，王冠峰，曹宏玉，程宇坤，赵越，李志和，石二楼，云皓，华应强，
申请(专利权)人：哈尔滨电机厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：