CN115495946A - 预测水轮机转轮运行寿命的方法、系统、装置和介质 - Google Patents

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CN115495946A CN202210988873.2A CN202210988873A CN115495946A CN 115495946 A CN115495946 A CN 115495946A CN 202210988873 A CN202210988873 A CN 202210988873A CN 115495946 A CN115495946 A CN 115495946A
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陈文清
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张恒
张太衡
王鸿腾
许永强
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Gutianxi Hydropower Plant Of Fujian Huadian Furui Energy Development Co ltd
Fujian Huadian Furui Energy Development Co ltd Chi Tan Hydropower Plant
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Fujian Huadian Furui Energy Development Co ltd Chi Tan Hydropower Plant
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Abstract

本申请涉及一种预测水轮机转轮运行寿命的方法、系统、装置和介质，通过获取水轮机组各个工况点的基本信息，基本信息包括运行水头、出力大小和运行起止时间，根据各个工况点的基本信息，统计水轮机组在各个工况点的工作时长占比，获取水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，根据水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命，将水轮机组在各个工况点的工作时长占比和转轮在各个工况点下的寿命进行加权平均计算，获得转轮的运行寿命，使工作人员更好的控制水轮机的检修时间，无需频繁的停机检查，解决了相关技术中人工查看水轮机转轮状况，浪费人力财力，影响水轮机的工作效率的问题。

Description

预测水轮机转轮运行寿命的方法、系统、装置和介质
技术领域
本申请涉及水电站水轮机组技术领域，特别是涉及预测水轮机转轮运行寿命的方法、系统、装置和介质。
背景技术
近年来，随着水电的大力发展，水轮机转轮裂纹问题明显增多。转轮裂纹问题严重地影响电站的安全运行，在相关技术中，电站工作人员要经常停机查看水轮机转轮状况，有时候停机会发现转轮完好，这样就导致了不必要的停机，有时候会发现转轮裂纹已经很严重，不得不被迫花费几个月的时间来处理裂纹，这样一来就大大地降低了电站的经济效益，且影响了水轮机的工作效率。
目前针对相关技术中需要人工停机查看水轮机转轮状况，导致浪费较大人力财力，且影响水轮机的工作效率的问题，尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种预测水轮机转轮运行寿命的方法、系统、装置和介质，以至少解决相关技术中需要人工停机查看水轮机转轮状况，导致浪费较大人力财力，且影响水轮机的工作效率的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种预测水轮机转轮运行寿命的方法，所述方法包括：
获取水轮机组各个工况点的基本信息，所述基本信息包括运行水头、出力大小和运行起止时间；
根据所述各个工况点的基本信息，统计水轮机组在各个工况点的工作时长占比；
获取水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，根据所述水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命；
将所述水轮机组在各个工况点的工作时长占比和所述转轮在各个工况点下的寿命进行加权平均计算，获得水轮机转轮的运行寿命。
在其中一些实施例中，根据所述各个工况点的基本信息，统计水轮机组在各个工况点的工作时长占比包括：
对所述运行水头和所述出力大小划分区间段，获得水头区间段和出力区间段，其中，不同的所述水头区间段和所述出力区间段组成不同的工况区间段；
根据水轮机组在各个所述工况区间段的运行起止时间，统计水轮机组在各个所述工况区间段的工作时长占比。
在其中一些实施例中，对所述运行水头和所述出力大小划分区间段，获得水头区间段和出力区间段包括：
根据水轮机组特性对所述运行水头划分区间段，获得水头区间段，其中，所述水轮机组特性包括最小水头、最大水头和运行水头频率；
根据出力调节特性对所述出力大小划分区间段，获得出力区间段，其中，所述出力调节特性包括最小出力、最大出力和出力大小频率。
在其中一些实施例中，所述方法还包括：
根据各个所述工况区间段中的运行水头频率和出力大小频率，获取各个所述工况区间段的计算工况点；
获取水轮机组在各个所述计算工况点下运行时转轮的受力情况，根据所述水轮机组在各个所述计算工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个所述计算工况点下的寿命；
将所述水轮机组在各个所述工况区间段的工作时长占比和所述转轮在各个所述计算工况点下的寿命进行加权平均计算，获得水轮机转轮的运行寿命。
在其中一些实施例中，根据所述水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命包括：
基于有限元计算和流固耦合原理，将所述水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况施加到转轮上，利用疲劳计算软件对转轮进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命。
在其中一些实施例中，将所述水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况施加到转轮上，利用疲劳计算软件对转轮进行疲劳寿命计算包括：
将所述水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况施加到转轮上，并考虑微缺陷和微裂痕对疲劳寿命的影响，利用疲劳计算软件对转轮进行疲劳寿命计算。
在其中一些实施例中，所述获得水轮机转轮的运行寿命之后，所述方法还包括：
根据所述水轮机转轮运行寿命与水轮机转轮已运行时间的差值，获得水轮机转轮可运行时间。
第二方面，本申请实施例提供了一种预测水轮机转轮运行寿命的系统，所述系统包括数据采集模块、统计分析模块和计算分析模块，
所述数据采集模块，用于获取水轮机组各个工况点的基本信息，所述基本信息包括运行水头、出力大小和运行起止时间；
所述统计分析模块，用于根据所述各个工况点的基本信息，统计水轮机组在各个工况点的工作时长占比；
所述计算分析模块，用于获取水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，根据所述水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命；
将所述水轮机组在各个工况点的工作时长占比和所述转轮在各个工况点下的寿命进行加权平均计算，获得水轮机转轮的运行寿命。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的预测水轮机转轮运行寿命的方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的预测水轮机转轮运行寿命的方法。
相比于相关技术，本申请实施例提供的预测水轮机转轮运行寿命的方法，通过获取水轮机组各个工况点的基本信息，基本信息包括运行水头、出力大小和运行起止时间，根据各个工况点的基本信息，统计水轮机组在各个工况点的工作时长占比，获取水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，根据水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命，将水轮机组在各个工况点的工作时长占比和转轮在各个工况点下的寿命进行加权平均计算，获得水轮机转轮的运行寿命，即获取水轮机转轮的运行寿命，可以使工作人员更好的了解转轮转轮的性能，更好的控制水轮机的检修时间，无需频繁的停机检查，解决了相关技术中需要人工查看水轮机转轮状况，导致浪费较大人力财力，且影响水轮机的工作效率的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的预测水轮机转轮运行寿命的方法的流程图；
图2是根据本申请实施例的预测水轮机转轮运行寿命的系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大，而水轮机出力是指具有一定水头和流量的水流通过水轮机便做功，在单位时间内所做的功称为水轮机出力。
本实施例提供了一种预测水轮机转轮运行寿命的方法，图1是根据本申请实施例的预测水轮机转轮运行寿命的方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S101，获取水轮机组各个工况点的基本信息，基本信息包括运行水头、出力大小和运行起止时间；本实施例中，不同的运行水头和出力大小的组合为不同的工况点，而不同工况点下的运行时长，会影响水轮机转轮的运行寿命。
需要说明的是，运行水头H为电站运行时的净水头，出力大小P是指的根据发电机负荷通过发电机效率反推得出的水轮机出力，其中P＝P有功/η发电机，η发电机为发电机效率，运行起止时间t1、t2应当至少记录到秒，开始时间应为水轮机组监控系统上位机前一次下操作命令的时间t1，停止时间应为监控系统上位机后一次下操作命令的时间t2，则水轮机组在该工况该时段下运行时长t＝(t2-t1)，其中，操作命令指工况切换时的操作命令，例如，下发停机令、开机令、负荷由30％Pe转换为40％Pe等。
步骤S102，根据各个工况点的基本信息，统计水轮机组在各个工况点的工作时长占比；具体的，根据每种工况下的运行起止时间，获取每种工况下的运行时间，将同一种工况下的运行时间相加，进而获得每种工况下的总运行时间，每种工况下的总运行时间与所有工况下的总运行时间的比值，即为水轮机组在各个工况点的工作时长占比Wi％，其中，i表示不同的工况点。
步骤S103，获取水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，根据水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命；本实施例中，可以通过运行建模软件对水轮机进行物理建模，利用仿真计算软件对水轮机进行全流道分析，获取水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，水轮机组在不同的工况点下运行时，转轮的受力情况不同，而不同的受力情况下，转轮的寿命也不一样，因此，根据转轮的受力情况进行疲劳寿命计算，可以获得转轮在各个工况点下的寿命Li。
步骤S104，将水轮机组在各个工况点的工作时长占比和转轮在各个工况点下的寿命进行加权平均计算，获得水轮机转轮的运行寿命。
本实施例中，计算水轮机转轮的运行寿命如下述公式1所示：
Figure BDA0003803094460000061
其中，Wi表示水轮机组在各个工况点的工作时长占比，且∑Wi＝100，Li表示转轮在各个工况点下的寿命，i表示不同的工况点。
通过步骤S101至步骤S104，相对于相关技术中需要人工停机查看水轮机转轮状况，导致浪费较大人力财力，且影响水轮机的工作效率的问题，本实施例通过获取水轮机组各个工况点的基本信息，基本信息包括运行水头、出力大小和运行起止时间，根据各个工况点的基本信息，统计水轮机组在各个工况点的工作时长占比，获取水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，根据水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命，将水轮机组在各个工况点的工作时长占比和转轮在各个工况点下的寿命进行加权平均计算，获得水轮机转轮的运行寿命，即获取水轮机转轮的运行寿命，可以使工作人员更好的了解转轮转轮的性能，更好的控制水轮机的检修时间，无需频繁的停机检查，解决了相关技术中需要人工查看水轮机转轮状况，导致浪费较大人力财力，且影响水轮机的工作效率的问题。
本实施例中，预测的水轮机转轮的运行寿命是指按照水轮机组已运行过的情况进行预测水轮机组的使用时长，因此，工况一旦发生变化，预测的运行寿命也将同时发生实时变化，通过本申请还可对水轮机组进行实时预测分析。
由于在实际应用中，不同的工况点数量较多，若一一统计水轮机组在各个工况点的工作时长占比，会导致计算量大，所花时间较多，故在其中一些实施例中，根据各个工况点的基本信息，统计水轮机组在各个工况点的工作时长占比包括：
对运行水头和出力大小划分区间段，获得水头区间段和出力区间段，其中，不同的水头区间段和出力区间段组成不同的工况区间段，根据水轮机组在各个工况区间段的运行起止时间，统计水轮机组在各个工况区间段的工作时长占比。
示例性的，最小运行水头为31.5m，最大运行水头为66.5m，可以将运行水头的范围平均划分为10个水头区间段，即使有100个运行水头数据，也可以全部归类到这10个水头区间段中。若水头区间段包括[31.5，35)和[35，39)，出力区间段包括[30，45)和[45,60)，则可以组成4种不同的工况区间段。
本实施例中，通过将不同的工况区间段作为不同的工况点，统计水轮机组在各个工况区间段的工作时长占比和转轮在各个工况区间段下的寿命，通过加权平均计算，获得水轮机转轮的运行寿命，进一步减少了计算量，提高了计算效率。
可选的，对运行水头和出力大小划分区间段，获得水头区间段和出力区间段包括：
根据水轮机组特性对运行水头划分区间段，获得水头区间段，其中，水轮机组特性包括最小水头、最大水头和运行水头频率，根据出力调节特性对出力大小划分区间段，获得出力区间段，其中，出力调节特性包括最小出力、最大出力和出力大小频率。
根据运行水头范围和出力大小范围平均划分区间段时，没有考虑到哪些运行水头数据和出力大小数据是比较常用的运行工况，因此会导致预测的水轮机转轮的运行寿命不够准确，因此本实施例中，可以根据运行水头频率和出力大小频率判断哪些范围的区间段是比较常用的运行区间段，再对常用的运行区间段进行细分，不常用的运行区间段范围可以划分的大些。
示例性的，最小运行水头为31.5m，最大运行水头为66.5m时，运行水头在43m到55m的之间的频率较多，常用的运行区间段为[43，55]，细分时可以分为[43，45)、[45，47)、[47，49)、[49，51)、[51，53)和[53，55)，而不常用的运行区间段直接划分为[31.5，45)和[55，66.5]。
在实际应用中，还可以根据电站运行的特性，设置每个工况区间段中的代表点作为每个工况区间段的计算工况点fi计算转轮的受力情况，使预测的水轮机转轮的运行寿命更准确。
故在其中一些实施例中，根据各个工况区间段中的运行水头频率和出力大小频率，获取各个工况区间段的计算工况点；例如，工况区间段中的水头区间段为[43，45)，处理区间段为[45，60)，在该工况区间段中，运行水头数据为43、44和44.5，对应的出力大小为45、50和55.5，根据电站运行的特性，运行水头数据为43，出力大小为45的工况运行次数最多，因此选择运行水头数据为43，出力大小为45的工况作为该工况区间段的计算工况点。
获取水轮机组在各个计算工况点下运行时转轮的受力情况，根据水轮机组在各个计算工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个计算工况点下的寿命，将水轮机组在各个工况区间段的工作时长占比和转轮在各个计算工况点下的寿命进行加权平均计算，获得水轮机转轮的运行寿命。
在其中一些实施例中，根据水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命包括：
基于有限元计算和流固耦合原理，将水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况施加到转轮上，利用疲劳计算软件对转轮进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命。其中，有限元计算的任务是基于有限元模型完成有关的数值计算，并输出需要的计算结果。有限元计算的运算量非常大，所以这部分工作由计算机完成。除计算前需要对计算方法、计算内容、计算参数和工况条件等进行必要的设置和选择外，一般不需要人的干预，流固耦合原理是指变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动。变形或运动又反过来影响流体运动，从而改变流体载荷的分布和大小，正是这种相互作用将在不同条件下产生形形色色的流固耦合现象。
在其中一些实施例中，将水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况施加到转轮上，利用疲劳计算软件对转轮进行疲劳寿命计算包括：
将水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况施加到转轮上，并考虑微缺陷和微裂痕对疲劳寿命的影响，利用疲劳计算软件对转轮进行疲劳寿命计算。本实施例中，在预测转轮的运行寿命时，转轮本身存在的微缺陷和微裂纹也会影响转轮的寿命，因此可以通过疲劳断裂学仿真模拟分析和相应的评判准则得到微缺陷和微裂纹对转轮寿命的影响，再利用疲劳计算软件对转轮进行疲劳寿命计算，使得出的转轮在各个工况点下的寿命更准确。
在其中一些实施例中，获得水轮机转轮的运行寿命之后，根据水轮机转轮运行寿命与水轮机转轮已运行时间的差值，获得水轮机转轮可运行时间。，将预测的运行寿命换算成时间T，时间T减去已运行的总时间T0，即可得出在相同条件下转轮还可运行的时间Ts，通过本实施例，使工作人员，更好的控制水轮机的检修时间。
需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本实施例还提供了一种预测水轮机转轮运行寿命的系统，该系统用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图2是根据本申请实施例的预测水轮机转轮运行寿命的系统的结构框图，如图2所示，该系统包括数据采集模块21、统计分析模块22和计算分析模块23，数据采集模块21用于获取水轮机组各个工况点的基本信息，基本信息包括运行水头、出力大小和运行起止时间，统计分析模块22用于根据各个工况点的基本信息，统计水轮机组在各个工况点的工作时长占比，计算分析模块23用于获取水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，根据水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命，将水轮机组在各个工况点的工作时长占比和转轮在各个工况点下的寿命进行加权平均计算，获得水轮机转轮的运行寿命，使工作人员更好的了解转轮转轮的性能，更好的控制水轮机的检修时间，无需频繁的停机检查，解决了相关技术中需要人工查看水轮机转轮状况，导致浪费较大人力财力，且影响水轮机的工作效率的问题。
可选的，还可以手动向数据采集模块21输入数据，数据采集模块21还具备数据存储、事件顺序记录和调阅等功能。
需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
本实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
需要说明的是，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
另外，结合上述实施例中的预测水轮机转轮运行寿命的方法，本申请实施例可提供一种存储介质来实现。该存储介质上存储有计算机程序；该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种预测水轮机转轮运行寿命的方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种预测水轮机转轮运行寿命的方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种预测水轮机转轮运行寿命的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取水轮机组各个工况点的基本信息，所述基本信息包括运行水头、出力大小和运行起止时间；
根据所述各个工况点的基本信息，统计水轮机组在各个工况点的工作时长占比；
获取水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，根据所述水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命；
将所述水轮机组在各个工况点的工作时长占比和所述转轮在各个工况点下的寿命进行加权平均计算，获得水轮机转轮的运行寿命。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述各个工况点的基本信息，统计水轮机组在各个工况点的工作时长占比包括：
对所述运行水头和所述出力大小划分区间段，获得水头区间段和出力区间段，其中，不同的所述水头区间段和所述出力区间段组成不同的工况区间段；
根据水轮机组在各个所述工况区间段的运行起止时间，统计水轮机组在各个所述工况区间段的工作时长占比。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述运行水头和所述出力大小划分区间段，获得水头区间段和出力区间段包括：
根据水轮机组特性对所述运行水头划分区间段，获得水头区间段，其中，所述水轮机组特性包括最小水头、最大水头和运行水头频率；
根据出力调节特性对所述出力大小划分区间段，获得出力区间段，其中，所述出力调节特性包括最小出力、最大出力和出力大小频率。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据各个所述工况区间段中的运行水头频率和出力大小频率，获取各个所述工况区间段的计算工况点；
获取水轮机组在各个所述计算工况点下运行时转轮的受力情况，根据所述水轮机组在各个所述计算工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个所述计算工况点下的寿命；
将所述水轮机组在各个所述工况区间段的工作时长占比和所述转轮在各个所述计算工况点下的寿命进行加权平均计算，获得水轮机转轮的运行寿命。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命包括：
基于有限元计算和流固耦合原理，将所述水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况施加到转轮上，利用疲劳计算软件对转轮进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况施加到转轮上，利用疲劳计算软件对转轮进行疲劳寿命计算包括：
将所述水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况施加到转轮上，并考虑微缺陷和微裂痕对疲劳寿命的影响，利用疲劳计算软件对转轮进行疲劳寿命计算。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得水轮机转轮的运行寿命之后，所述方法还包括：
根据所述水轮机转轮运行寿命与水轮机转轮已运行时间的差值，获得水轮机转轮可运行时间。
8.一种预测水轮机转轮运行寿命的系统，其特征在于，所述系统包括数据采集模块、统计分析模块和计算分析模块，
所述数据采集模块，用于获取水轮机组各个工况点的基本信息，所述基本信息包括运行水头、出力大小和运行起止时间；
所述统计分析模块，用于根据所述各个工况点的基本信息，统计水轮机组在各个工况点的工作时长占比；
所述计算分析模块，用于获取水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，根据所述水轮机组在各个工况点下运行时转轮的受力情况，进行疲劳寿命计算，获得转轮在各个工况点下的寿命；
将所述水轮机组在各个工况点的工作时长占比和所述转轮在各个工况点下的寿命进行加权平均计算，获得水轮机转轮的运行寿命。
9.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至7中任一项所述的预测水轮机转轮运行寿命的方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1至7中任一项所述的预测水轮机转轮运行寿命的方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN118094969A (zh) * 2024-04-28 2024-05-28 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种燃气轮机不同状态使用时间的换算方法

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