[發明專利]一種水輪機調速器接力器的可靠性評估方法及系統

有效

• 申請號: 202011373502.0
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112507487B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 張官祥;楊廷勇;李超順;羅紅俊;馬龍;樂緒鑫;廖李成;趙宇杰;何宏江;陳緒鵬;鄭偉;郭琛;董剛;王永偉
• 申請（專利權）人: 中國長江電力股份有限公司;華中科技大學;長江三峽能事達電氣股份有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/27;F03B15/08;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 鄧彥彥;李歡

1.一種水輪機調速器接力器的可靠性評估方法，其特征在于，包括如下步驟：

基于神經網絡和水輪機的歷史數據學習水輪機調速器接力器的狀態指標與接力器動作速率之間的映射關系；所述歷史數據包括：過去時間段內水輪機調速器接力器的狀態指標和對應的接力器動作速率；所述狀態指標包括：接力器驅動力指標和接力器活塞桿阻力指標；所述對應的接力器動作速率通過接力器的歷史位移確定；

基于任意時刻下的水輪機調速器接力器的狀態指標和所述映射關系，確定任意時刻下的接力器動作速率；其中，接力器的動作速率通過如下方式確定：對所述接力器進行位移監測，確定接力器的位移；或根據接力器位移與接力器導葉開度之間的映射關系反推接力器位移；將所述接力器位移對時間求導，確定對應的接力器的動作速率；

基于所述任意時刻下的接力器動作速率和預設的接力器最低速率限定值確定接力器的功能函數值G(X)；具體為：其中，為接力器運行時的最低速率限定值，z(X)＝V，z(X)是接力器的狀態指標X與動作速率V的映射關系；

基于所述接力器的功能函數值在標準正態坐標系中的分布情況確定所述接力器的可靠度；所述可靠度反映接力器的運行狀態是否符合要求。

2.根據權利要求1所述的可靠性評估方法，其特征在于，所述接力器驅動力指標包括：接力器上腔壓力、接力器下腔壓力以及接力器配壓閥開度；

所述接力器活塞桿阻力指標包括：水輪機流道關鍵部位的壓力、水輪機流道關鍵部位的壓力脈動、水輪機流道關鍵部位的壓力脈動的均值、水輪機流道關鍵部位的壓力脈動的方差、水輪機管道流量以及水輪機的工況參數。

3.根據權利要求1或2所述的可靠性評估方法，其特征在于，基于所述接力器的功能函數值在標準正態坐標系中的分布情況確定所述接力器的可靠度；具體為：

利用JC法計算功能函數值G(X)在標準正態坐標系中原點到極限狀態面的最短距離，即可靠性指標β，從而得到調速器接力器的可靠度p：

p＝Φ(β)

其中，Φ(·)是標準正態分布函數。

4.一種水輪機調速器接力器的可靠性評估系統，其特征在于，包括：

映射關系學習單元，用于基于神經網絡和水輪機的歷史數據學習水輪機調速器接力器的狀態指標與接力器動作速率之間的映射關系；所述歷史數據包括：過去時間段內水輪機調速器接力器的狀態指標和對應的接力器動作速率；所述狀態指標包括：接力器驅動力指標和接力器活塞桿阻力指標；所述對應的接力器動作速率通過接力器的歷史位移確定；

動作速率確定單元，用于基于任意時刻下的水輪機調速器接力器的狀態指標和所述映射關系，確定任意時刻下的接力器動作速率；其中，接力器的動作速率通過如下方式確定：對所述接力器進行位移監測，確定接力器的位移；或根據接力器位移與接力器導葉開度之間的映射關系反推接力器位移；將所述接力器位移對時間求導，確定對應的接力器的動作速率；

功能函數確定單元，用于基于所述任意時刻下的接力器動作速率和預設的接力器最低速率限定值確定接力器的功能函數值G(X)；具體為：其中，為接力器運行時的最低速率限定值，z(X)＝V，z(X)是接力器的狀態指標X與動作速率V的映射關系；

可靠度確定單元，用于基于所述接力器的功能函數值在標準正態坐標系中的分布情況確定所述接力器的可靠度；所述可靠度反映接力器的運行狀態是否符合要求。

5.根據權利要求4所述的可靠性評估系統，其特征在于，所述接力器驅動力指標包括：接力器上腔壓力、接力器下腔壓力以及接力器配壓閥開度；

所述接力器活塞桿阻力指標包括：水輪機流道關鍵部位的壓力、水輪機流道關鍵部位的壓力脈動、水輪機流道關鍵部位的壓力脈動的均值、水輪機流道關鍵部位的壓力脈動的方差、水輪機管道流量以及水輪機的工況參數。

6.根據權利要求4或5所述的可靠性評估系統，其特征在于，所述可靠度確定單元利用JC法計算功能函數值G(X)在標準正態坐標系中原點到極限狀態面的最短距離，即可靠性指標β，從而得到調速器接力器的可靠度p：p＝Φ(β)；其中，Φ(·)是標準正態分布函數。