一种轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测方法及系统与流程

1.本发明属于水轮发电机检测技术领域，具体涉及一种轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测方法及系统。


背景技术：

2.轴流式水轮发电机组适用于中低水头电站，水头一般从3m至30m，转轮叶片结构分为定桨和转桨两种，其中，转桨多用于大中容量，水头及负荷变化较大的电站。
3.水轮机转速和出力的控制和调节与导叶开度的大小有关，在水轮机的调速系统中，其调控的核心就是对导叶开度大小的控制，目前，对导叶开度大小的测量是采用接力器行程，根据接力器行程与导叶开度的关系得出导叶开度，其主要存在测量误差大的问题，甚至会导致导叶开度的测量失真，影响整个机组的正常运行。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测方法及系统，能够提高导叶开度的测量精度，保证水轮发电机组的安全稳定运行。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测方法，包括：
7.s1：采集轴流转浆式水轮发电机组的第一导叶开度值和第二导叶开度值；
8.s2：计算第一导叶开度值与第二导叶开度值的差值，并与预设差值阈值进行比较，若差值不大于预设差值阈值，则将第一导叶开度值与第二导叶开度值的均值输出为导叶开度值检测值；若差值大于预设差值阈值，则转s3；
9.s3：采集轴流转浆式水轮发电机组的第三导叶开度值，分别计算第三导叶开度值与第一导叶开度值的差值和第三导叶开度值与第二导叶开度值的差值；
10.s4：将第三导叶开度值与第一导叶开度值的差值与预设差值阈值进行比较，将第三导叶开度值与第二导叶开度值的差值与预设差值阈值进行比较；若存在差值不大于预设差值阈值的一组导叶开度值，则将该组导叶开度值的均值输出为导叶开度值检测值；若两组导叶开度值的差值均大于预设差值阈值，则输出检测异常信息。
11.优选地，s1中，第一导叶开度值、第二导叶开度值和第三导叶开度值分别由不同的导叶开度检测装置测得。
12.进一步优选地，所述导叶开度检测装置为电子位移传感器。
13.优选地，所述预设差值阈值根据导叶开度检测装置的技术参数得到。
14.优选地，还包括s5：调取水轮发电机调速器导叶开度控制输出量，与输出的导叶开度值检测值进行比较，若输出的导叶开度值检测值在误差范围内，则检测结果无异样；若输出的导叶开度值检测值大于误差范围，则输出检测异常信息。
15.进一步优选地，所述误差范围为导叶开度检测装置的检测精度。
16.本发明公开的一种轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测系统，包括：
17.第一电子位移传感器，检测第一导叶开度值；
18.第二电子位移传感器，检测第二导叶开度值；
19.第三电子位移传感器，检测第三导叶开度值；
20.第一主下位机，采集第一电子位移传感器检测的第一导叶开度值并传输至上位机；
21.第二主下位机，采集第二电子位移传感器检测的第二导叶开度值并传输至上位机；
22.备下位机，采集第三电子位移传感器检测的第三导叶开度值并传输至上位机；
23.上位机，存储预设差值阈值；计算第一导叶开度值与第二导叶开度值的差值，并与预设差值阈值进行比较；分别计算第三导叶开度值与第一导叶开度值的差值和第三导叶开度值与第二导叶开度值的差值；将第三导叶开度值与第一导叶开度值的差值与预设差值阈值进行比较，将第三导叶开度值与第二导叶开度值的差值与预设差值阈值进行比较；输出导叶开度值检测值；输出检测异常信息。
24.优选地，上位机包括中央处理器、与中央处理器连接的上位机通讯模块、用于将检测得到的导叶开度值与预设差值阈值进行比较的对比模块、用于切换主下位机与备下位机的切换控制模块和用于调取水轮发电机调速器导叶开度控制输出量的调用模块。
25.优选地，下位机包括单片机、与单片机连接的电源变换模块、a/d转换模块、下位机通讯模块、模拟量输出模块和与a/d转换模块连接的信号隔离模块，电子位移传感器与信号隔离模块连接。
26.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
27.本发明公开的轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测方法，首先分别检测第一导叶开度值和第二导叶开度值两个导叶开度值与预设差值阈值进行比较，在比较结果误差较大时，检测第三导叶开度值进行验证，确保了导叶开度的检测精度，有效地解决了现有技术所存在的测量误差大的技术问题，保证了水轮发电机组的安全稳定运行。
28.进一步地，调取水轮发电机调速器导叶开度控制输出量对导叶开度值检测值进行进一步的再验证，以此判断检测是否异常，进而提高了检测结果的可靠性。
29.本发明公开的轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测系统，构建简单，自动化程度高，采用三组下位机作为检测执行机构，其中两个为主下位机，另一个为备用下位机，结合上位机的对比分析，一方面实现两个主下位机检测结果的对比验证，另一方面，在两个主下位机的检测结果不匹配的情况下，切换至备下位机进行检测再验证，由此确保了导叶开度的检测精度，有效地解决了现有技术所存在的测量误差大的技术问题；此外，两主一备的设计可以避免个别电子位移传感器受损或失效而影响检测结果。
附图说明
30.图1为本发明的方法流程示意图；
31.图2为本发明的系统结构示意图；
32.图3为本发明的上位机的原理框图；
33.图4为本发明的下位机的原理框图。
具体实施方式
34.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
35.如图2～4所示，本实施例提供了一种轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测装置，该检测装置通过电子位移传感器对导叶开度进行测量，再此基础上采用两主一备的设计理念，以提高检测结果的精度和可靠性；具体的说，流转浆式水轮发电机组导叶开度检测装置包括：上位机，用于接收并处理下位机反馈数据，下位机，用于执行导叶开度检测，以及与下位机配合使用的电子位移传感器；其中，下位机包括三个：两个主下位机和一个备下位机。常态下，两个主下位机工作，并实时反馈检测数据至上位机进行检测验证，在验证不通过的情况下，切换至备下位机进行检测，然后再将备下位机的检测数据和两个主下位机的检测数据进行对比分析，最终输出导叶开度值检测值或检测异常信息。
36.本实施例中上位机采用计算机终端，其功能模块包括有中央处理器，与中央处理器连接的上位机通讯模块、用于对比下位机检测数据的对比模块、用于切换主下位机和备下位机的切换控制模块、用于调取水轮发电机调速器导叶开度控制输出量的调用模块；其中，水轮发电机调速器导叶开度控制输出量可从水轮发电机组的调速系统中直接调取，上位机通讯模块用于实现上位机和下位机的通讯，在进行检测结果验证时，对比模块还可用于导叶开度值检测值与水轮发电机调速器导叶开度控制输出量的对比分析。
37.两主一备的下位机结构均采用相同结构，具体的说，下位机包括单片机，与单片机连接的电源变换模块、a/d转换模块、下位机通讯模块、模拟量输出模块，以及与a/d转换模块连接的信号隔离模块，电子位移传感器与信号隔离模块连接；其中，单片机采用mcs-51系单片机，该系列的单片机基本结构如下：8位cpu、片内振荡器、4k字节rom、128字节ram、21个特殊功能寄存器、32根i/o线、可寻址的64k字节外部数据、程序存贮空间、2个16位定时器、计数器中断结构：具有二个优先级、五个中断源、一个全双工串行口、位寻址(即可寻找某位的内容)功能，适于按位进行逻辑运算的位处理器。除128字节ram、4k字节rom和中断、串行口及定时器模块外，还有4组i/o口p0～p3，余下的就是cpu的全部组成；电子位移传感器采集的信号经过a/d转换后送至单片机进行运算得出导叶开度值；在上述结构的基础上，下位机还可包括显示模块，用于现场显示当前下位机的导叶开度检测信息；下位机通过电源变换模块连接市电。
38.两主一备的下位机所对应的电子位移传感器一般采用相同厂家、相同型号的电子位移传感器，以保证在相同的工作环境下，电子位移传感器的信息采集一致性。
39.如图1，为轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测方法，包括以下步骤：
40.步骤一、在正常工作状态下，备下位机不工作，两个主下位机通过电子位移传感器采集导叶开度值：第一导叶开度值和第二导叶开度值；
41.步骤二、两个备下位机将第一导叶开度值和第二导叶开度值传输至上位机；
42.步骤三、上位机通过对比模块将第一导叶开度值和第二导叶开度值进行比对，判断二者是否匹配，若是，则输出二者均值作为导叶开度值检测值；若否，则执行步骤四；其中，判断二者是否匹配是指第一导叶开度值和第二导叶开度值二者差值的绝对值是否大于误差阈值，若是，则不匹配，若否，则匹配，误差阈值为本领域技术人员根据电子位移传感器的相关规格信息及厂家提供的信息所设定的最大检测误差值；
43.步骤四、上位机通过切换控制模块切换至备下位机，备下位机工作；上位机通过切换控制模块发出控制指令，主下位机不工作，备下位机工作，开始采集导叶开度；
44.步骤五、备下位机通过电子位移传感器采集导叶开度值：第三导叶开度值；
45.步骤六、备下位机将第三导叶开度值传输至上位机；
46.步骤七、上位机在接收到备下位机的第三导叶开度值后，将两个主下位机的采集值和备下位机的采集值进行对比，具体的，上位机通过对比模块分别将第一导叶开度值和第三导叶开度值、第二导叶开度值和第三导叶开度值进行比对，由此验证两个主下位机的检测信息；上位机判断两组数据是否匹配，并输出判断为匹配的一组数据的均值作为导叶开度值检测值，例如：第一导叶开度值和第三导叶开度值匹配，则输出第一导叶开度值和第三导叶开度值的均值作为导叶开度值检测值；若均不匹配，则输出检测异常信息，输出检测异常信息后，工作人员应当进行停机检测维护；其中，判断是否匹配是指第一导叶开度值和第三导叶开度值二者差值的绝对值、第二导叶开度值和第三导叶开度值二者差值的绝对值，是否大于误差阈值，若是，则不匹配，若否，则匹配，其中，误差阈值为本领域技术人员根据电子位移传感器的相关规格信息及厂家提供的信息所设定的最大检测误差值。
47.为了进一步提升导叶开度检测的可靠性，本实施例还包括步骤八，该步骤主要是对输出的导叶开度值检测值与水轮发电机调速器导叶开度控制输出量进行对比，判断导叶开度值检测值是否在检测误差范围内，若是，则认为检测无异样，若否，则输出检测异常信息；其中，检测误差范围根据采用的电子位移传感器精度而定，一般由厂家提供；输出检测异常信息后，工作人员应当进行停机检测维护。
48.需要说明的是，以上所述仅为本发明实施方式的一部分，根据本发明所描述的系统所做的等效变化，均包括在本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测方法，其特征在于，包括：s1：采集轴流转浆式水轮发电机组的第一导叶开度值和第二导叶开度值；s2：计算第一导叶开度值与第二导叶开度值的差值，并与预设差值阈值进行比较，若差值不大于预设差值阈值，则将第一导叶开度值与第二导叶开度值的均值输出为导叶开度值检测值；若差值大于预设差值阈值，则转s3；s3：采集轴流转浆式水轮发电机组的第三导叶开度值，分别计算第三导叶开度值与第一导叶开度值的差值和第三导叶开度值与第二导叶开度值的差值；s4：将第三导叶开度值与第一导叶开度值的差值与预设差值阈值进行比较，将第三导叶开度值与第二导叶开度值的差值与预设差值阈值进行比较；若存在差值不大于预设差值阈值的一组导叶开度值，则将该组导叶开度值的均值输出为导叶开度值检测值；若两组导叶开度值的差值均大于预设差值阈值，则输出检测异常信息。2.如权利要求1所述的轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测方法，其特征在于，s1中，第一导叶开度值、第二导叶开度值和第三导叶开度值分别由不同的导叶开度检测装置测得。3.如权利要求2所述的轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测方法，其特征在于，所述导叶开度检测装置为电子位移传感器。4.如权利要求1所述的轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测方法，其特征在于，所述预设差值阈值根据导叶开度检测装置的技术参数得到。5.如权利要求1所述的轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测方法，其特征在于，还包括s5：调取水轮发电机调速器导叶开度控制输出量，与输出的导叶开度值检测值进行比较，若输出的导叶开度值检测值在误差范围内，则检测结果无异样；若输出的导叶开度值检测值大于误差范围，则输出检测异常信息。6.如权利要求5所述的轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测方法，其特征在于，所述误差范围为导叶开度检测装置的检测精度。7.一种轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测系统，其特征在于，包括：第一电子位移传感器，检测第一导叶开度值；第二电子位移传感器，检测第二导叶开度值；第三电子位移传感器，检测第三导叶开度值；第一主下位机，采集第一电子位移传感器检测的第一导叶开度值并传输至上位机；第二主下位机，采集第二电子位移传感器检测的第二导叶开度值并传输至上位机；备下位机，采集第三电子位移传感器检测的第三导叶开度值并传输至上位机；上位机，存储预设差值阈值；计算第一导叶开度值与第二导叶开度值的差值，并与预设差值阈值进行比较；分别计算第三导叶开度值与第一导叶开度值的差值和第三导叶开度值与第二导叶开度值的差值；将第三导叶开度值与第一导叶开度值的差值与预设差值阈值进行比较，将第三导叶开度值与第二导叶开度值的差值与预设差值阈值进行比较；输出导叶开度值检测值；输出检测异常信息。8.如权利要求7所述的轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测系统，其特征在于，上位机包括中央处理器、与中央处理器连接的上位机通讯模块、用于将检测得到的导叶开度值与预设差值阈值进行比较的对比模块、用于切换主下位机与备下位机的切换控制模块和用
于调取水轮发电机调速器导叶开度控制输出量的调用模块。9.如权利要求7所述的轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测系统，其特征在于，下位机包括单片机、与单片机连接的电源变换模块、a/d转换模块、下位机通讯模块、模拟量输出模块和与a/d转换模块连接的信号隔离模块，电子位移传感器与信号隔离模块连接。

技术总结
本发明公开了一种轴流转浆式水轮发电机组导叶开度检测方法及系统，属于水轮发电机检测技术领域。首先分别检测第一导叶开度值和第二导叶开度值两个导叶开度值与预设差值阈值进行比较，在比较结果误差较大时，检测第三导叶开度值进行验证。本发明确保了导叶开度的检测精度，有效地解决了现有技术所存在的测量误差大的技术问题，保证了水轮发电机组的安全稳定运行。同时，系统的构建简单，自动化程度高，能够避免个别电子位移传感器受损或失效而影响检测结果。响检测结果。响检测结果。


技术研发人员：余阳 李太江 张瑞刚 吴易洋 宁望望 沙凌磊 王明亮 范锦兰
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/6/7