立式水轮发电机组顶盖压力调节方法、系统、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及水轮发电机压力控制的，特别是涉及一种立式水轮发电机组顶盖压力调节方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、在水力发电工程技术体系中，立式水轮发电机组的安全可靠运行起着决定性作用；在机组实际运作的过程中，推力轴承瓦温的异常增高往往源于多重复杂因素的交织作用，涵盖但不限于水轮机顶盖内部压力的攀升、机组运行负荷的频繁波动、水头条件的瞬息万变，以及水中泥沙含量的增加等重要因素；一旦这些因素累积导致顶盖腔内压力剧增，将会直线上升推力轴承的承载负担，继而导致轴承作业应力增大，从而引起推力轴承瓦温迅速抬升；在极端情况下，瓦温过高可能酿成轴承材料过热损伤乃至报废，这一系列连锁反应对机组的稳定性与安全性构成严重威胁，甚或触发机组被迫停止运行的紧急状况。

2、传统的立式水轮发电机组顶盖压力调控手段主要侧重于单一变量的静态监控，诸如仅在检测到顶盖压力超标或推力轴承瓦温触及设定上限时采取应急泄压措施；然而，这类方法忽视了对众多影响因素实时联动的考量与应对，在实施精确调压策略时显得力不从心；这种局限性导致在面对复杂的工况变化时，难以实现顶盖压力的精细化管理，由此不仅降低了水能转换的效率，也削减了发电装置的经济效益。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种提高了机组的安全性、稳定性和经济效益的立式水轮发电机组顶盖压力调节方法、系统、电子设备及存储介质。

2、第一方面，本发明提供了立式水轮发电机组顶盖压力调节方法，所述方法包括：

3、设定监测时间窗口，采集监测时间窗口内不同时间节点的推力轴承瓦温；

4、获取每个时间节点的顶盖压力影响因素集合；

5、将每个时间节点对应的顶盖压力影响因素集合输入至预先搭建的顶盖压力影响校正数据库中进行寻优匹配，获得每个时间节点对应的轴瓦温度校正因子；

6、将相同时间节点对应的轴瓦温度校正因子与推力轴承瓦温进行温度影响校正，获得推力轴承校正瓦温；

7、基于预设瓦温阈值，对每个时间节点的推力轴承校正瓦温进行超温计算，获得与监测时间窗口对应的推力轴承瓦超温差值序列；

8、将推力轴承瓦超温差值序列输入至预先构建的推力轴承瓦温评价模型中，获得与监测时间窗口对应的推力轴承超温指数；

9、将推力轴承超温指数与预设超温指数进行比对，若推力轴承超温指数超过预设超温指数，则启动顶盖自动泄压阀门进行泄压操作；若推力轴承超温指数未超过预设超温指数，则顶盖自动泄压阀门继续保持关闭状态。

10、进一步地，所述顶盖压力影响因素集合包括机组运行负荷、水头条件以及水流泥沙含量。

11、进一步地，所述推力轴承超温指数的计算公式为：

12、；

13、其中， i表示推力轴承超温指数，表示在监测时间窗口内的第t个时间节点推力轴承瓦的超温差值； n表示监测时间窗口内的时间节点个数； α、 β和  γ分别表示超温差值平方项、最大超温差值项以及超温差值变化率项的权重系数。

14、进一步地，所述推力轴承瓦温评价模型的构建方法包括：

15、收集实际运行中的推力轴承瓦温数据，包括正常运行状态下的温度数据以及异常情况数据，并对采集到的数据进行处理，包括去除异常值和平滑处理；

16、基于采集到的数据，进行特征提取，获得用于模型的训练集；

17、选择机器学习模型作为模型的基础，所述机器学习模型包括支持向量机、决策树和神经网络；

18、利用训练集对选定的模型进行训练，并进行模型验证和评估；

19、根据验证结果对模型进行优化和调整；

20、将经过验证和优化的推力轴承瓦温评价模型部署到实际系统中。

21、进一步地，所述推力轴承瓦温的获取方法包括：

22、确定监测时间窗口的长度；

23、在设定好的监测时间窗口内，通过安装在推力轴承部位的温度传感器，采集各个时间节点的推力轴承瓦温数据；

24、对采集到的数据进行数据校验以及异常数据的处理；

25、对处理后的数据进行记录和存储。

26、进一步地，所述顶盖压力影响校正数据库的搭建方法包括：

27、收集机组运行的历史数据，所述历史数据包括时间戳、机组运行负荷、水头条件、水流泥沙含量、顶盖压力和推力轴承瓦温；

28、对收集的历史数据进行数据清洗和预处理，包括数据去噪、插值填补缺失值以及剔除异常值；

29、基于收集到的数据，建立顶盖压力与各影响因素之间的关联模型；

30、对关联模型进行验证和调优；

31、设计数据库结构，包括数据表、字段定义和索引设置；

32、将经过处理的原始数据和训练好的关联模型导入到设计得到的数据库中，获得顶盖压力影响校正数据库。

33、进一步地，对每个时间节点的推力轴承校正瓦温进行超温计算的方法包括：

34、设定推力轴承瓦温阈值；

35、对每个时间节点的推力轴承校正瓦温与预设瓦温阈值进行比较，计算超温差值；

36、将监测时间窗口内所有时间节点的超温差值按时间顺序排列，形成推力轴承瓦超温差值序列。

37、另一方面，本技术还提供了立式水轮发电机组顶盖压力调节系统，所述系统包括：

38、数据采集模块，用于根据设定的监测时间窗口，采集监测时间窗口内不同时间节点的推力轴承瓦温；

39、影响因素获取模块，用于获取每个时间节点的顶盖压力影响因素集合；

40、校正因子匹配模块，用于将每个时间节点对应的顶盖压力影响因素集合输入至预先搭建的顶盖压力影响校正数据库中进行寻优匹配，获得每个时间节点对应的轴瓦温度校正因子；

41、温度影响校正模块，用于将相同时间节点对应的轴瓦温度校正因子与推力轴承瓦温进行温度影响校正，获得推力轴承校正瓦温；

42、超温分析模块，用于根据预设瓦温阈值，对每个时间节点的推力轴承校正瓦温进行超温计算，获得与监测时间窗口对应的推力轴承瓦超温差值序列；

43、超温指数评估模块，用于将推力轴承瓦超温差值序列输入至预先构建的推力轴承瓦温评价模型中，获得与监测时间窗口对应的推力轴承超温指数；

44、控制决策模块，用于将推力轴承超温指数与预设超温指数进行比对，若推力轴承超温指数超过预设超温指数，则启动顶盖自动泄压阀门进行泄压操作；若推力轴承超温指数未超过预设超温指数，则顶盖自动泄压阀门继续保持关闭状态。

45、第三方面，本技术提供了一种电子设备，包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述收发器、所述存储器和所述处理器通过所述总线相连，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述任意一项所述方法中的步骤。

46、第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述方法中的步骤。

47、与现有技术相比本发明的有益效果为：该方法突破了传统单一变量监控的局限，不仅关注推力轴承瓦温，还同步监测机组运行负荷、水头条件、水流泥沙含量等多重影响因素，实现了对顶盖压力相关变量的全方位动态监控，有利于更准确地理解和预测顶盖压力变化；

48、通过利用预先搭建的顶盖压力影响校正数据库，对采集到的推力轴承瓦温进行温度影响校正，消除了环境因素对瓦温测量值的干扰，提高了数据的精确度，为后续的超温分析和控制决策提供了更为可靠的数据基础；

49、采用超温差值序列和超温指数评价模型，能够根据校正后的推力轴承瓦温数据，提前计算并评估超温风险，而非仅仅依赖于单一瓦温阈值触发报警，有助于及时发现潜在问题，尽早采取预防措施，避免因瓦温过高引发的严重后果；

50、根据推力轴承超温指数与预设超温指数的比较结果，能够自动触发顶盖自动泄压阀门的状态，实现顶盖压力的智能、动态调控；相较于仅在压力超标或瓦温触限时进行应急泄压的传统方式，更加主动且精准，能在超温风险尚处可控阶段时就进行干预，有效防止顶盖压力急剧升高带来的安全隐患；

51、通过对多种影响因素的实时联动分析和推力轴承瓦温的精细化管理，有助于适时、适度地调整顶盖压力，避免过度泄压导致的能源浪费或压力过高造成的设备损害，有助于提高水能转换效率，提升发电装置的经济效益，同时也有利于延长设备寿命，降低运营维护成本；

52、综上所述，该方法有效解决了传统调控手段的局限性，实现了对立式水轮发电机组顶盖压力的精细化管理，提高了机组的安全性、稳定性和经济效益。