一種混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計方法與流程

本發明涉及水力發電，應用于混流式水輪機組的數據記錄過程中，具體涉及一種混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計方法。

背景技術：

1、在現代水電站中，混流式水輪機因其結構簡單緊湊、運行穩定高效等顯著特點，已成為中高水頭范圍內廣泛應用的理想選擇。然而，這種類型的水輪機也存在一定的局限性，尤其是其轉輪葉片的不可調節性，這直接導致了混流式水輪機具有相對較窄的穩定運行范圍。當水輪機偏離最優工況運行時，不僅會導致轉輪及尾水管內的水流狀態惡化和效率下降，還會增加水輪機的振動幅度，進而對設備造成損害。

2、鑒于水電作為靈活可調節能源的特性，它經常被要求承擔起隨時調節電網負荷的任務。這意味著混流式水輪機組經常需要在低負荷狀態下運行，而這種運行條件對水輪機本身是有害的，會加速設備的老化和損壞。因此，為了減少對水輪機的損害并確保其長期穩定運行，電站通常需要精確地統計機組在低負荷狀態下的運行時長，并據此合理分配各機組的低負荷運行時間。然而，目前這一過程主要依賴于人工計算來完成，這種方法不僅工作量大，而且容易產生統計誤差，影響到后續決策的準確性。

3、為了更好地管理和優化水輪機的運行狀態，業界通常將機組的運行區間劃分為三個主要部分：穩定運行區、限制運行區以及禁止運行區(亦稱為振動區)。其中，穩定運行區指的是機組能夠長期安全、穩定運行的工作狀態范圍；限制運行區則是指那些雖然可以運行但不宜長期處于該狀態下的工況區間；而禁止運行區則明確標識了機組不應該進入的工作狀態，其將導致嚴重的機械振動和其他不良后果。通過這樣的劃分，可以幫助操作人員更加直觀地理解不同運行狀態對水輪機的影響，從而做出更合理的運行安排。

4、由此可見，對于混流式水輪機組而言，開發一種準確、高效的低負荷運行時長統計方法就顯得尤為重要。這不僅可以幫助水電站更好地管理機組的運行狀態，減少因不當操作而導致的設備損傷，還能提高整個電站的運行效率和經濟效益，因此本領域技術人員已將這部分內容作為關注要點之一。

技術實現思路

1、本發明的目的在于解決現有技術中依賴人工計算導致的工作量大、易產生統計偏差的問題，因此提出了一種混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計方法。本發明經廠站防火墻授權訪問后實時讀取機組水頭及有功功率等數據包，根據劃分好的運行區，自動統計機組低負荷運行時長并提供預警，幫助工作人員合理的分配機組低負荷運行時長。本發明由此實現了對水輪機組各負荷運行時長的準確、高效統計。

2、本發明采用了以下技術方案來實現目的：

3、一種混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計方法，所述方法包括如下步驟：

4、s1、獲取混流式水輪機組的運行數據，依據預設的運行區間劃分標準，確定出所述機組對應的多個運行狀態；

5、s2、依據所述機組的運行數據，識別所述機組當前所處的運行狀態；

6、s3、當所述機組處于任意運行狀態時，啟動計時機制，持續獲取所述機組在該運行狀態下的累積運行時長；

7、s4、當累積運行時長超過預設閾值時，觸發預警信號，對外提示工作人員采取對應措施；

8、s5、針對所述機組的多個運行狀態，將持續獲取的各個運行狀態對應的累積運行時長記錄并對外輸出，形成運行時長統計表。

9、具體的，步驟s1中，運行數據包括毛水頭數據和有功功率數據；其中有功功率數據的判斷條件包括：混流式水輪機組的發電機斷路器已閉合，以及機端電流大于零；當全部判斷條件滿足時，將獲取的對應數據作為有功功率數據。

10、進一步的，步驟s1中，基于運行區間劃分標準，混流式水輪機組的運行狀態包括：處于穩定運行區、處于限制運行區和處于禁止/振動運行區；不同的混流式水輪機組的多個運行狀態在對應于其運行數據時具有不同的占比大小。

11、進一步的，步驟s2中，依據混流式水輪機組的運行數據和對應確定的多個運行狀態，依次判斷所述機組是否處于禁止/振動運行區、限制運行區和穩定運行區。

12、優選的，步驟s3中，當所述機組處于禁止/振動運行區時，觸發第一計時器，第一計時器持續獲取累積運行時長t1；當累積運行時長t1大于預設值y1后，將此時的累積運行時長t1記錄并輸出；步驟s4中，當持續記錄并輸出的累積運行時長t1大于預警值x1后，觸發對外預警。

13、優選的，步驟s3中，當所述機組處于限制運行區時，觸發第二計時器，第二計時器持續獲取累積運行時長t2；當累積運行時長t2大于預設值y2后，將此時的累積運行時長t2記錄并輸出；當持續記錄并輸出的累積運行時長t2大于預警值x2后，觸發對外預警。

14、具體的，步驟s3中，當所述機組處于穩定運行區時，觸發第三計時器，第三計時器持續獲取累積運行時長t3；將累積運行時長t3記錄并輸出。

15、具體的，當混流式水輪機組進行運維檢修時，通過所述計時器預置的清零功能，以手動或自動方式將對應的累積運行時長重置。

16、優選的，步驟s5中，工作人員依據運行時長統計表，監控混流式水輪機組的運行狀態，確定所述機組的出力調整方案。

17、本發明同時提供一種混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計系統，所述系統通過以下模塊實現前述的運行時長統計方法：

18、數據采集模塊，用于獲取混流式水輪機組的毛水頭數據和有功功率數據；

19、狀態識別模塊，用于依據依據預設的運行區間劃分標準，確定出所述機組的運行狀態；運行狀態包括：處于穩定運行區、處于限制運行區和處于禁止/振動運行區；

20、計時模塊，用于當所述機組處于任意運行狀態時，通過對應的計時器啟動計時機制，持續獲取所述機組在該運行狀態下的累積運行時長；

21、預警模塊，用于當累積運行時長超過預設閾值時，觸發預警信號，對外提示工作人員采取對應措施；

22、統計模塊，用于記錄并輸出所述機組在各運行狀態下的累積運行時長，形成運行時長統計表。

23、綜上所述，由于采用了本技術方案，本發明的有益效果如下：

24、本發明方法能夠自動統計機組在低負荷狀態下的運行時長，極大地減輕工作人員的負擔。方法全過程可采用計算機等硬件系統進行，該自動化手段替代傳統的人工計算，不僅大幅減少了所需的人力資源，還有效避免了由于人為因素造成的統計偏差，確保了數據的準確性和可靠性。

25、此外，本發明特別設置了振動區和限制運行區累計運行時長的報警功能。這一功能可在機組于這些不利工況下運行達到預設時長時自動發出警報，提醒工作人員及時采取措施調整機組的出力，避免長時間處于非理想工況下運行對水輪機造成潛在損害。通過這種方式，不僅有助于保護設備免受不必要的磨損，延長其使用壽命，同時也提高了整個水電站的運行效率和安全性。

技術特征：

1.一種混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計方法，其特征在于：步驟s1中，運行數據包括毛水頭數據和有功功率數據；其中有功功率數據的判斷條件包括：混流式水輪機組的發電機斷路器已閉合，以及機端電流大于零；當全部判斷條件滿足時，將獲取的對應數據作為有功功率數據。

3.根據權利要求1所述的混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計方法，其特征在于：步驟s1中，基于運行區間劃分標準，混流式水輪機組的運行狀態包括：處于穩定運行區、處于限制運行區和處于禁止/振動運行區；不同的混流式水輪機組的多個運行狀態在對應于其運行數據時具有不同的占比大小。

4.根據權利要求3所述的混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計方法，其特征在于：步驟s2中，依據混流式水輪機組的運行數據和對應確定的多個運行狀態，依次判斷所述機組是否處于禁止/振動運行區、限制運行區和穩定運行區。

5.根據權利要求4所述的混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計方法，其特征在于：步驟s3中，當所述機組處于禁止/振動運行區時，觸發第一計時器，第一計時器持續獲取累積運行時長t1；當累積運行時長t1大于預設值y1后，將此時的累積運行時長t1記錄并輸出；步驟s4中，當持續記錄并輸出的累積運行時長t1大于預警值x1后，觸發對外預警。

6.根據權利要求4所述的混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計方法，其特征在于：步驟s3中，當所述機組處于限制運行區時，觸發第二計時器，第二計時器持續獲取累積運行時長t2；當累積運行時長t2大于預設值y2后，將此時的累積運行時長t2記錄并輸出；當持續記錄并輸出的累積運行時長t2大于預警值x2后，觸發對外預警。

7.根據權利要求4所述的混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計方法，其特征在于：步驟s3中，當所述機組處于穩定運行區時，觸發第三計時器，第三計時器持續獲取累積運行時長t3；將累積運行時長t3記錄并輸出。

8.根據權利要求5-7任一項所述的混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計方法，其特征在于：當混流式水輪機組進行運維檢修時，通過所述計時器預置的清零功能，以手動或自動方式將對應的累積運行時長重置。

9.根據權利要求1所述的混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計方法，其特征在于：步驟s5中，工作人員依據運行時長統計表，監控混流式水輪機組的運行狀態，確定所述機組的出力調整方案。

10.一種混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計系統，其特征在于，所述系統通過以下模塊實現權利要求1至9任一項所述的運行時長統計方法：

技術總結
本發明提供一種混流式水輪機組各負荷區間運行時長統計方法，涉及水力發電技術領域，解決了現有技術中依賴人工計算導致的工作量大、易產生統計偏差的問題；方法包括：獲取混流式水輪機組的運行數據，依據預設的運行區間劃分標準，確定出機組對應的多個運行狀態；依據機組的運行數據，識別機組當前所處的運行狀態；當機組處于任意運行狀態時，啟動計時機制，持續獲取機組在該運行狀態下的累積運行時長；當累積運行時長超過預設閾值時，觸發預警信號，對外提示工作人員采取對應措施；針對機組的多個運行狀態，將各個運行狀態對應的累積運行時長記錄并對外輸出，形成運行時長統計表；本發明實現了對水輪機組各負荷運行時長的準確、高效統計。

技術研發人員：侯開明,孟江,倪航,丁明全
受保護的技術使用者：三峽金沙江川云水電開發有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13