CN110333092A - 一种小型水电机组调速器导叶信号异常故障的判断方法 - Google Patents

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苏立
李林峰
方璞
陈满华
陈晖�
谢文经
沈春和
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Abstract

本发明公布了一种小型水电机组导叶信号异常故障判断方法，该方法包括步骤：1）测量并记录机组导叶的运行数据；2）计算机组导叶最快开启速率、无分段关闭时最快关闭速率和有分段关闭时最快关闭速率；3）记录机组导叶的实时开度；4）计算当前时刻的导叶开启或关闭速率；5）判断机组导叶信号是否故障。通过监测机组导叶实时数据与通过计算的标准数据进行比较，给技术人员一个水电机组导叶状态异常的快速判断标准，使得技术人员能够快速地获知机组导叶当前的运行状态，无需通过停机而去对水轮机组进行全方位的监测，提高了水电机组的设备利用率。

Description

一种小型水电机组调速器导叶信号异常故障的判断方法
技术领域
本发明涉及小水电机组调速器数据分析领域，尤其涉及调速器导叶信号异常故障的判断方法。
背景技术
随着水电机组的自动化和智能化,采用自动化系统对设备的异常状态进行诊断已得到人们的普遍重视。水轮机调速器是水轮发电机组非常重要的辅助控制设备之一，它的运行品质的好坏直接决定了水电机组的安全和稳定运行。水电机组调速器主要控制机组的开/停机及调整负荷，而对于水轮机而言，调速器直接控制水轮机导叶，水轮机导叶的运行状态直接反应调速器在运行过程中的状态。对于小水电机组而言，机组的各项保护设计要求并没有大型水电站齐全，环境相对较差，水轮机的设备故障率更高，而目前机组调速器执行机构都出现故障一般情况下只能通过各项完整的试验对其进行性能指标测试，对于小水电机组来说其成本较高，同时要机组进入停机状态，降低了机组的利用小时数，因此需要一种较为简单有效的分析方法来判断其故障是非常必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种小型水电机组调速器导叶信号异常故障的判断方法，帮助工作人员判断水轮机组导叶实时的状态，提高小水电机组的利用小时数。
本发明的技术方案是：
一种小型水电机组调速器导叶信号异常故障的判断方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、测量并记录机组在停机时导叶开度最小值ymin、机组开机导叶开到最大开度时导叶开度最大值ymax、导叶从ymin到ymax时最快的开启时间t0和从ymax到ymin最快关闭时间t1；含有分段关闭机在组第一段最快关闭时间tc1、第二段最快关闭时间表tc2和关分段闭拐点的导叶开度yg。
步骤2、计算机组导叶最快开启速率α1和最快关闭速率α2，公式如下：
计算分段关闭时，第一段机组导叶最快关闭速率αc1和第二段最快关闭速率αc2，公式如下：
步骤3、机组运行时，通过导叶上的传感器记录不同时刻的导叶开度y(ti)；
步骤4、计算当前时刻的导叶开启或关闭的速率α，
式中：y(ti)-y(ti-1)表示ti-1至ti时间段内导叶的开度的变化量，Δt＝ti-ti-1表示采样的间隔时间；
步骤5、判断导叶信号故障。
判断导叶开度是否越限的方法为：计算判断ymin≤y(ti)≤ymax是否成立，成立则导叶信号正常，进行下步骤，如果y(ti)<ymin或y(ti)>ymin时，则说明导叶信号异常。
判断导叶开启速率信号故障的方法为：当y(ti)≤y(ti-1)时，表示导叶处于逐渐开启状态，当α＜α1并且ymin≤y(ti)≤ymax时，导叶信号正常，当α＞α1时，导叶信号故障。
判断机组无分段关闭装置时导叶关方向信号故障的方法为：当y(ti)≤y(ti-1)时，说明机组导叶为逐渐关闭状态；当-α＜α2并且ymin≤y(ti)≤ymax时，机组导叶信号正常；当-α＞α2，说明机组导叶信号故障。
判断机组有分段关闭装置时导叶关方向信号故障的方法为：当y(ti)≤y(ti-1)时，说明机组导叶为逐渐关闭状态；当ymax≥y(ti)≥yg，，说明机组导叶为逐渐关闭状态；分别计算各段机组导叶关闭的速率α，当ymax≥y(ti)≥yg，并且-α＜αc1时，机组导叶信号正常；当-α＜α1，说明机组导叶信号故障；当ymin≤y(ti)≤yg，并且-α＜αc2时，机组导叶信号正常；当-α≥αc2，说明机组导叶信号故障。
本发明有益效果：
本发明的一种小型水电机组调速器导叶信号异常判断方法，在小水电机组运行过程中，通过实时采集导叶开度信号来判别导叶开度是否正常，给技术人员一个水电机组导叶状态异常的快速判断标准，使得技术人员能够快速地获知机组导叶当前的运行状态，无需通过停机而去对水轮机组进行全方位的监测，提高了水电机组的设备利用率。
附图说明
图1为本发明的水轮机组无分段关闭时导叶信号判断逻辑图；
图2为本发明的水轮机组有分段关闭时导叶信号判断逻辑图；
图3为本发明机组导叶开启速率α与最快开启α1比较示意图；
图4为本发明机组导叶关闭速率α与最快关闭α2比较示意图；
具体实施方式
如图1和图2所示：一种小型水电机组调速器导叶信号异常故障的判断方法，该方法包括以下步骤：
一种小型水电机组调速器导叶信号异常故障的判断方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤1、测量并记录机组在停机时导叶开度最小值ymin、机组开机导叶开到最大开度时导叶开度最大值ymax、导叶从ymin到ymax时最快的开启时间t0和从ymax到ymin最快关闭时间t1；含有分段关闭机在组第一段最快关闭时间tc1、第二段最快关闭时间表tc2和关分段闭拐点的导叶开度yg。
步骤2、计算机组导叶最快开启速率α1和最快关闭速率α2，公式如下：
计算分段关闭时，第一段机组导叶最快关闭速率αc1和第二段最快关闭速率αc2，公式如下：
步骤3、机组运行时，通过导叶上的传感器记录不同时刻的导叶开度y(ti)；
步骤4、计算当前时刻的导叶开启或关闭的速率α，
式中：y(ti)-y(ti-1)表示ti-1至ti时间段内导叶的开度的变化量，Δt＝ti-ti-1表示采样的间隔时间；
步骤5、判断导叶信号故障。
计算判断ymin≤y(ti)≤ymax是否成立，成立则导叶信号正常，如果y(ti)<ymin时，表示导叶未能正常打开；当y(ti)>ymin时，说明导叶开度超限，导叶信号故障，工作人员应采取相应的措施。
判断导叶开启速率信号故障的方法为：当y(ti)≤y(ti-1)时，说明机组导叶为逐渐关闭状态；当ymax≥y(ti)≥yg，并且-αc1＜α2时，机组导叶信号正常；当-αc1≥α2，说明机组导叶信号故障；当ymin≤y(ti)≤yg，并且-αc2＜2时，机组导叶信号正常；当-αc2≥α2，说明机组导叶信号故障。
判断机组无分段关闭装置时导叶关方向信号故障：当y(ti)≤y(ti-1)时，说明机组导叶为逐渐关闭状态；当-α＜α2并且ymin≤y(ti)≤ymax时，机组导叶信号正常；当-α＞α2，说明机组导叶信号故障。如图4所示，此时-α＞α2，表示导叶的关闭速率大于最快关闭速率，导叶关闭信号故障。
判断机组有分段关闭装置时导叶关方向信号故障的方法为：当y(ti)≤y(ti-1)时，说明机组导叶为逐渐关闭状态；当ymax≤y(ti)≥yg，，说明机组导叶为逐渐关闭状态；分别计算各段机组导叶关闭的速率α，当ymax≥y(ti)≥yg，并且-α＜αc1时，机组导叶信号正常；当-α≥α1，说明机组导叶信号故障；当ymin≤y(ti)≤yg，并且-α＜αc2时，机组导叶信号正常；当-α≥αc2，说明机组导叶信号故障。
以上数据由安装在机组导叶上的传感器对导叶的开度实时数据进行收集，并上传至计算机终端，并在计算机终端的显示器上实时显示导叶开度和变化速率，以供工作人员对导叶是否为故障状态提供一个直观、快速的判断。

Claims (5)

1.一种小型水电机组调速器导叶信号异常故障的判断方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤1、测量并记录机组在停机时导叶开度最小值ymin、机组开机导叶开到最大开度时导叶开度最大值ymax、导叶从ymin到ymax时最快的开启时间t0和从ymax到ymin最快关闭时间t1；含有分段关闭机在组第一段最快关闭时间tc1、第二段最快关闭时间表tc2和关分段闭拐点的导叶开度yg。
步骤2、计算机组导叶最快开启速率α1和最快关闭速率α2，公式如下：
计算分段关闭时，第一段机组导叶最快关闭速率αc1和第二段最快关闭速率αc2，公式如下：
步骤3、通过导叶上的传感器记录不同时刻的导叶开度y(ti)；
步骤4、计算当前时刻的导叶开启或关闭速率α，
式中：y(ti)-y(ti-1)表示ti-1至ti时间段内导叶的开度的变化量，Δt＝ti-ti-1表示采样的间隔时间；
步骤5、判断导叶信号故障。
2.根据权利要求1所述的一种小型水电机组调速器导叶信号异常故障的判断方法，其特征在于：判断导叶开度是否越限的方法为：计算判断ymin≤y(ti)≤ymax是否成立，成立则导叶信号正常，进行下步骤，如果y(ti)＜ymin或y(ti)＞ymin时，则说明导叶信号异常。
3.根据权利要求1所述的一种小型水电机组调速器导叶信号异常故障的判断方法，其特征在于：判断导叶开启速率信号故障的方法为：当y(ti)≤y(ti-1)时，表示导叶处于逐渐开启状态，当α＜α1并且ymin≤y(ti)≤ymax时，导叶信号正常，当α＞α1时，导叶信号故障。
4.根据权利要求1所述的一种小型水电机组调速器导叶信号异常故障的判断方法，其特征在于：判断机组无分段关闭装置时导叶关方向信号故障的方法为：当y(ti)≤y(ti-1)时，说明机组导叶为逐渐关闭状态；当-α＜α2并且ymin≤y(ti)≤ymax时，机组导叶信号正常；当-α＞α2，说明机组导叶信号故障。
5.根据权利要求1所述的一种小型水电机组调速器导叶信号异常故障的判断方法，其特征在于：判断机组有分段关闭装置时导叶关方向信号故障的方法为：当y(ti)≤y(ti-1)时，说明机组导叶为逐渐关闭状态；分别计算各段机组导叶关闭的速率α，当ymax≥y(ti)≥yg，并且-α＜αc1时，机组导叶信号正常；当-α≥α1，说明机组导叶信号故障；当ymin≤y(ti)≤yg，并且-α＜αc2时，机组导叶信号正常；当-α≥αc2，说明机组导叶信号故障。
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