一种轴流定桨水轮机强制补气的控制方法与流程

技术特征：
1.一种轴流定桨水轮机强制补气的控制方法，其特征在于，包括：s1：采集水轮机水位传感器数据，计算水轮机水头；s2：采集水轮机实时功率数据；s3：结合水轮机水头和实时功率数据，与水轮机运行特性曲线图作对比，判断水轮机处于涡带区或非涡带区，通过可编程控制器确定是否进行强制补气；s4：若需要进行强制补气，可编程控制器根据不同工况条件下强制补气的补气体积流量-功率控制曲线自动计算得到实时补气体积流量，控制空压机强制补气。2.根据权利要求1所述的一种轴流定桨水轮机强制补气的控制方法，其特征在于，若不需强制补气，可编程控制器自动驱动空压机保持停止状态。3.根据权利要求1所述的一种轴流定桨水轮机强制补气的控制方法，其特征在于，所述采集水轮机水位传感器数据，计算水轮机水头的步骤，包括：通过上游水位传感器和下游水位传感器，采集水轮机的上游水位传感器数据和下游水位传感器数据，实时监测得到水轮机上下游水位差，计算得到该工况下的水轮机水头。4.根据权利要求1所述的一种轴流定桨水轮机强制补气的控制方法，其特征在于，所述采集水轮机实时功率数据的步骤，包括：通过水轮机输出功率检测传感器，采集水轮机实时功率数据。5.根据权利要求1所述的一种轴流定桨水轮机强制补气的控制方法，其特征在于，所述水轮机运行特性曲线图基于定桨水轮机的涡带试验数据，以尾水管内是否产生明显的涡带，尾水管各部位是否有明显的压力脉动现象为依据，划定涡带分界线；以涡带分界线为界，分界线左侧的区域为尾水管涡带区，分界线右侧的区域为无涡带区。6.根据权利要求5所述的一种轴流定桨水轮机强制补气的控制方法，其特征在于，所述水轮机处于涡带区时，对水轮机进行强制补气。7.根据权利要求1所述的一种轴流定桨水轮机强制补气的控制方法，其特征在于，所述可编程控制器自动计算得到实时补气体积流量，包括：调用可编程控制器中存储的补气体积流量数据，自动计算得到实时补气体积流量；补气体积流量与水轮机实时工况下的水头、功率有关，根据不同工况条件下强制补气的补气体积流量-功率控制曲线得到补气体积流量。8.根据权利要求1所述的一种轴流定桨水轮机强制补气的控制方法，其特征在于，所述可编程控制器控制空压机输出补气体积流量至强制补气装置，对水轮机进行强制补气。9.根据权利要求8所述的一种轴流定桨水轮机强制补气的控制方法，其特征在于，补气体积流量与水轮机实时工况下的水头参数有关，且关于功率的函数为一个具有负对数性质的分段函数，其函数表达式为：式中：v是补气体积流量，单位为m3/s；p是水轮机实时运行功率，单位为mw；h是水轮机实时运行水头，单位为m；k和b均为拟合参数，其中k的值介于0.5-0.8之间，b的值介于4-8之间；p0为水轮机运行特性曲线示意图中涡带分界线上的运行功率；该控制函数在涡带区时表现为负对数关系，在无涡带区时表现为补气体积流量为零。10.根据权利要求9所述的一种轴流定桨水轮机强制补气的控制方法，其特征在于，在
尾水管涡带区时，当处于小流量工况条件下，可编程控制器驱动空压机自动调大补气流量；当处于大流量工况条件下，可编程控制器驱动空压机自动调整补气体积流量变小。

技术总结
本发明属于流体机械及工程设备技术领域，具体公开一种轴流定桨水轮机强制补气的控制方法，通过采集水轮机水头和实时功率数据，与水轮机运行特性曲线图作对比，判断水轮机处于涡带区或非涡带区，当处于涡带区时进行强制补气，当处于无涡带区时，自动关闭强制补气装置，节约了驱动空压机气源的能源。本发明适应多种不同的水轮机工况，通过该控制方法，可以实现在水轮机不同工况条件下自动启停补气装置，控制补气流量的目的。在保证轴流定桨水轮机能量转换效率的基础上，充分防止因补气不足无法消除涡带，继而造成尾水管部件发生水力振动的问题，杜绝因补气过量而浪费驱动空压机气源的能源的问题。源的问题。源的问题。


技术研发人员：葛延 曾崇济 张伟利 刘鑫 苗大庆 闫姝 余璐 卢坤鹏 白皓 李帥含 孙凯尧 马晓亮
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 华能海上风电科学技术研究有限公司
技术研发日：2022.11.11
技术公布日：2022/12/30