CN115539518B - 一种多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法，属于温控技术领域，包括以下步骤：S1：采集水轮发电机组的推力瓦当前温度和历史温度，并在推力瓦当前温度大于设定温度阈值时进入步骤S2；S2：确定推力瓦产生总热量；S3：确定冷却油吸收总热量；S4：定冷却水进口总质量；S5：确定冷却水进口流量，并根据冷却水进口流量进行温度调控。本发明通过对推力瓦热量和冷却油槽热量进行实时分析，使推力瓦的温度保持在一定的温度范围内，从而防止烧瓦现象的发生，不仅有利于设备运行的安全性，更有效的延长水轮发电机组的整机寿命，具有重要的现实生产意义。
Description
技术领域
本发明属于温控技术领域，具体涉及一种多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法。
背景技术
水轮发电机推力瓦承受机组转动部分的全部重量和水流的轴向力，机组运行时，推力瓦做成扇形分块式，为轴承座所支撑。油槽内盛有透平油，油既起润滑作用，又是热交换介质，机组运行时，推力瓦与镜板互相摩擦所产生的热量为油吸收，再经通以冷却水的油冷却器冷却，将热量由水带走。
因此推力瓦的温度需保持在一定的温度范围内，从而防止烧瓦现象的发生。
发明内容
本发明为了解决以上问题，提出了一种多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法。
本发明的技术方案是：一种多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法包括以下步骤：
S1：采集水轮发电机组的推力瓦当前温度和历史温度，并在推力瓦当前温度大于设定温度阈值时进入步骤S2；
S2：根据推力瓦当前温度和历史温度，确定推力瓦产生总热量；
S3：采集水轮机组的冷却油槽的油位高度，确定冷却油吸收总热量；
S4：根据推力瓦产生总热量和冷却油吸收总热量，确定冷却水进口总质量；
S5：根据冷却水进口总质量，确定冷却水进口流量，并根据冷却水进口流量进行温度调控。
本发明的有益效果是：本发明在推力瓦当前温度大于设定温度阈值时，通过对推力瓦热量和冷却油槽热量进行实时分析，使推力瓦的温度保持在一定的温度范围内，从而防止烧瓦现象的发生，不仅有利于设备运行的安全性，更有效的延长水轮发电机组的整机寿命，具有重要的现实生产意义。
进一步地，步骤S2包括以下子步骤：
S21：在推力瓦历史温度中，随机选择任一时刻的历史温度值，将任一时刻历史温度值与相邻时刻历史温度值均值的差值作为平均温度差值，得到平均温度差值样本；
S22：对平均温度差值样本进行极大似然估计，得到平均温差分布；
S23：将满足平均温差分布的历史温度的均值作为目标控制温度；
S24：根据推力瓦当前温度和目标控制温度，计算推力瓦产生总热量。
上述进一步方案的有益效果是：通过对历史温度进行样本构建和极大似然估计，得到更精确的目标控制温度，完善了推力瓦热量计算的标准，提高了推力瓦热量计算的准确度。
进一步地，步骤S24中，推力瓦产生总热量
Q 瓦的计算公式为：
式中，
n表示推力瓦数量，
C 瓦表示推力瓦的比热容，
M 瓦表示推力瓦重量，
T i 表示第
i个推力瓦的当前温度，
T 0表示推力瓦的目标控制温度。
上述进一步方案的有益效果是：通过该公式可以计算出n个推力瓦总体产生的热量，便于后续步骤计算。
进一步地，步骤S3包括以下子步骤：
S31：采集水轮机组的冷却油槽的油位高度，并根据冷却油槽的油位高度和冷却油槽的底面积确定冷却油槽的油量体积；
S32：获取冷却油槽的油密度，并根据冷却油槽的油量体积和冷却油槽的油密度确定冷却油重量；
S33：根据冷却油重量，计算冷却油吸收总热量。
上述进一步方案的有益效果是：可通过冷却油槽油位高度（传感器测得）和油槽底面积（常量）测得油槽实际油量体积，查询冷却油性能参数，获得冷却油密度，求得冷却油重量，最终计算出冷却油的吸热量。计算过程简单易实现。
进一步地，步骤S33中，冷却油吸收总热量
Q 油的计算公式为：
式中，
C 油表示冷却油的比热容，
M 油表示冷却油重量。
上述进一步方案的有益效果是：冷却油吸收总热量的准确计算便于后续步骤确定冷却水进口总质量。
进一步地，步骤S4包括以下子步骤：
S41：采集冷却油槽的冷却油流速，并根据冷却油流速确定吸热弹性系数；
S42：将推力瓦产生总热量与冷却油吸收总热量和吸热弹性系数的差值作为冷却水吸收热量；
S43：根据冷却水吸收热量，确定冷却水进口总质量。
上述进一步方案的有益效果是：根据推力瓦产生总热量、冷却油吸收总热量和吸热弹性系数的关系，通过计算得到冷却水吸收热量，建立冷却水吸收热量和冷却水进口总质量的函数关系，进而达到降温的目的。
进一步地，步骤S41中，吸热弹性系数
K的计算公式为：
式中，
α表示冷却油槽对流传热系数，
v表示冷却油流速，
ρ表示冷却油槽的油密度，
h表示冷却油槽的油位高度，
s表示冷却油槽的底面积，
T max表示推力瓦的最高承受温度，
T min表示推力瓦的最低承受温度。
上述进一步方案的有益效果是：吸热弹性系数是根据不同季节调整的一个弹性系数，因不同季节和环境温度不一样，对推力瓦散热的效能也不一样，该散热效果无法用准确的函数表征，因此需通过实际数值进行调整，最终确定不同季节的系数。
进一步地，步骤S43中，冷却水进口总质量
M 进水的计算公式为
式中，
C 水表示冷却水的比热容，
M 1表示冷却水出口每分钟排出水质量，
T 1表示冷却水出口每分钟平均温度值，
T 2表示冷却水进口每分钟平均温度，
Q 水表示冷却水吸收热量。
上述进一步方案的有益效果是：通过冷却水进出口的水质量和平均温度的影响，可以确定进口总质量，从而计算冷却水进口流量，完成温控。
进一步地，步骤S5中，冷却水进口流量
f的计算公式为：
式中，
M 进水表示冷却水进口总质量，T表示冷却水进口周期。
上述进一步方案的有益效果是：冷却水进口流量与进口总质量和进口周期有关，从而为后期调节管径提供依据。
进一步地，步骤S5中，根据冷却水进口流量，更换冷却水调节阀的管径，完成温度调控。
上述进一步方案的有益效果是：通过不同的冷却水进口流量，更换不同管径的调节阀，再设定调节阀流量参数，达到流量精准调控的目的。推力瓦与镜板互相摩擦所产生的热量为油吸收，再经通以冷却水的油冷却器冷却，将热量由水带走。
附图说明
图1为多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本发明的原理和精神，而并非限制本发明的范围。
实施例1：
本发明实施例提供了一种多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法，如图1所示，包括以下步骤S1~S5：
S1：采集水轮发电机组的推力瓦当前温度和历史温度，并在推力瓦当前温度大于设定温度阈值时进入步骤S2；
S2：根据推力瓦当前温度和历史温度，确定推力瓦产生总热量；
S3：采集水轮机组的冷却油槽的油位高度，确定冷却油吸收总热量；
S4：根据推力瓦产生总热量和冷却油吸收总热量，确定冷却水进口总质量；
S5：根据冷却水进口总质量，确定冷却水进口流量，并根据冷却水进口流量进行温度调控。
本发明在推力瓦当前温度大于设定温度阈值时，通过对推力瓦热量和冷却油槽热量进行实时分析，使推力瓦的温度保持在一定的温度范围内，从而防止烧瓦现象的发生，不仅有利于设备运行的安全性，更有效的延长水轮发电机组的整机寿命，具有重要的现实生产意义。
实施例2
针对实施例1的步骤S1，其包括以下分步骤S21~S24：
S21：在推力瓦历史温度中，随机选择任一时刻的历史温度值，将任一时刻历史温度值与相邻时刻历史温度值均值的差值作为平均温度差值，得到平均温度差值样本；
平均温度差值
T ave 的计算公式为：
式中，
T t 、
T t-1和
T t+1分别表示
t时刻、
t-1时刻和
t+1时刻的历史温度值。
S22：对平均温度差值样本进行极大似然估计，得到平均温差分布；
S23：将满足平均温差分布的历史温度的均值作为目标控制温度；
S24：根据推力瓦当前温度和目标控制温度，计算推力瓦产生总热量。
本发明实施例通过对历史温度进行样本构建和极大似然估计，得到更精确的目标控制温度，完善了推力瓦热量计算的标准，提高了推力瓦热量计算的准确度。
实施例3：
针对实施例2中的步骤S24，推力瓦产生总热量
Q 瓦的计算公式为：
式中，
n表示推力瓦数量，
C 瓦表示推力瓦的比热容，
M 瓦表示推力瓦重量，
T i 表示第
i个推力瓦的当前温度，
T 0表示推力瓦的目标控制温度。
本发明实施例通过该公式可以计算出n个推力瓦总体产生的热量，便于后续步骤计算。
实施例4
针对实施例1的步骤S3，其包括以下分步骤S31~S33：
S31：采集水轮机组的冷却油槽的油位高度，并根据冷却油槽的油位高度和冷却油槽的底面积确定冷却油槽的油量体积；
S32：获取冷却油槽的油密度，并根据冷却油槽的油量体积和冷却油槽的油密度确定冷却油重量；
S33：根据冷却油重量，计算冷却油吸收总热量。
本发明实施例可通过冷却油槽油位高度（传感器测得）和油槽底面积（常量）测得油槽实际油量体积，查询冷却油性能参数，获得冷却油密度，求得冷却油重量，最终计算出冷却油的吸热量。计算过程简单易实现。
实施例5：
针对实施例4中的步骤S33，冷却油吸收总热量
Q 油的计算公式为：
式中，
C 油表示冷却油的比热容，
M 油表示冷却油重量。
本发明实施例中，冷却油吸收总热量的准确计算便于后续步骤确定冷却水进口总质量。
实施例6
针对实施例1的步骤S4，其包括以下分步骤S41~S43：
S41：采集冷却油槽的冷却油流速，并根据冷却油流速确定吸热弹性系数；
S42：将推力瓦产生总热量与冷却油吸收总热量和吸热弹性系数的差值作为冷却水吸收热量；即。
S43：根据冷却水吸收热量，确定冷却水进口总质量。
本发明实施例根据推力瓦产生总热量、冷却油吸收总热量和吸热弹性系数的关系，通过计算得到冷却水吸收热量，建立冷却水吸收热量和冷却水进口总质量的函数关系，进而达到降温的目的。
实施例7：
针对实施例6中的步骤S41，吸热弹性系数
K的计算公式为：
式中，
α表示冷却油槽对流传热系数，
v表示冷却油流速，
ρ表示冷却油槽的油密度，
h表示冷却油槽的油位高度，
s表示冷却油槽的底面积，
T max表示推力瓦的最高承受温度，
T min表示推力瓦的最低承受温度。
本发明实施例中，吸热弹性系数是根据不同季节调整的一个弹性系数，因不同季节和环境温度不一样，对推力瓦散热的效能也不一样，该散热效果无法用准确的函数表征，因此需通过实际数值进行调整，最终确定不同季节的系数。
实施例8：
针对实施例6中的步骤S43，冷却水进口总质量
M 进水的计算公式为
式中，
C 水表示冷却水的比热容，
M 1表示冷却水出口每分钟排出水质量，
T 1表示冷却水出口每分钟平均温度值，
T 2表示冷却水进口每分钟平均温度，
Q 水表示冷却水吸收热量。
本发明实施例通过冷却水进出口的水质量和平均温度的影响，可以确定进口总质量，从而计算冷却水进口流量，完成温控。
实施例9：
针对实施例1中的步骤S5，冷却水进口流量
f的计算公式为：
式中，
M 进水表示冷却水进口总质量，T表示冷却水进口周期。
本发明实施例中，冷却水进口流量与进口总质量和进口周期有关，从而为后期调节管径提供依据。
实施例10：
针对实施例1中的步骤S5，根据冷却水进口流量，更换冷却水调节阀的管径，完成温度调控。
本发明实施例通过不同的冷却水进口流量，更换不同管径的调节阀，再设定调节阀流量参数，达到流量精准调控的目的。推力瓦与镜板互相摩擦所产生的热量为油吸收，再经通以冷却水的油冷却器冷却，将热量由水带走。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采集水轮发电机组的推力瓦当前温度和历史温度，并在推力瓦当前温度大于设定温度阈值时进入步骤S2；
S2：根据推力瓦当前温度和历史温度，确定推力瓦产生总热量；
S3：采集水轮机组的冷却油槽的油位高度，确定冷却油吸收总热量；
S4：根据推力瓦产生总热量和冷却油吸收总热量，确定冷却水进口总质量；
S5：根据冷却水进口总质量，确定冷却水进口流量，并根据冷却水进口流量进行温度调控；
所述步骤S4包括以下子步骤：
S41：采集冷却油槽的冷却油流速，并根据冷却油流速确定吸热弹性系数；
S42：将推力瓦产生总热量与冷却油吸收总热量和吸热弹性系数的差值作为冷却水吸收热量。
2.根据权利要求1所述的多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下子步骤：
S21：在推力瓦历史温度中，随机选择任一时刻的历史温度值，将任一时刻历史温度值与相邻时刻历史温度值均值的差值作为平均温度差值，得到平均温度差值样本；
S22：对平均温度差值样本进行极大似然估计，得到平均温差分布；
S23：将满足平均温差分布的历史温度的均值作为目标控制温度；
S24：根据推力瓦当前温度和目标控制温度，计算推力瓦产生总热量。
3.根据权利要求2所述的多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法，其特征在于，所述步骤S24中，推力瓦产生总热量Q 瓦的计算公式为：
式中，n表示推力瓦数量，C 瓦表示推力瓦的比热容，M 瓦表示推力瓦重量，T i 表示第i个推力瓦的当前温度，T 0表示推力瓦的目标控制温度。
4.根据权利要求1所述的多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下子步骤：
S31：采集水轮机组的冷却油槽的油位高度，并根据冷却油槽的油位高度和冷却油槽的底面积确定冷却油槽的油量体积；
S32：获取冷却油槽的油密度，并根据冷却油槽的油量体积和冷却油槽的油密度确定冷却油重量；
S33：根据冷却油重量，计算冷却油吸收总热量。
5. 根据权利要求4所述的多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法，其特征在于，所述步骤S33中，冷却油吸收总热量Q 油的计算公式为：
Q 油=C 油 M 油
式中，C 油表示冷却油的比热容，M 油表示冷却油重量。
6.根据权利要求1所述的多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法，其特征在于，所述步骤S4还包括以下子步骤：
S43：根据冷却水吸收热量，确定冷却水进口总质量。
7.根据权利要求1所述的多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法，其特征在于，所述步骤S41中，吸热弹性系数K的计算公式为：
式中，α表示冷却油槽对流传热系数，v表示冷却油流速，ρ表示冷却油槽的油密度，h表示冷却油槽的油位高度，s表示冷却油槽的底面积，T max表示推力瓦的最高承受温度，T min表示推力瓦的最低承受温度。
8.根据权利要求6所述的多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法，其特征在于，所述步骤S43中，冷却水进口总质量M 进水的计算公式为
式中，C 水表示冷却水的比热容，M 1表示冷却水出口每分钟排出水质量，T 1表示冷却水出口每分钟平均温度值，T 2表示冷却水进口每分钟平均温度，Q 水表示冷却水吸收热量。
9.根据权利要求1所述的多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法，其特征在于，所述步骤S5中，冷却水进口流量f的计算公式为：
式中，M 进水表示冷却水进口总质量，T表示冷却水进口周期。
10.根据权利要求1所述的多变量水轮发电机组推力瓦温调控方法，其特征在于，所述步骤S5中，根据冷却水进口流量，更换冷却水调节阀的管径，完成温度调控。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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