大容量水轮机组及其运行控制方法与流程

本技术涉及数据处理领域，尤其涉及一种大容量水轮机组及其运行控制方法。

背景技术：

1、大容量水轮机组是指由水轮机驱动的发电机组，其容量和转速范围很大。随着电力装备生产结构的优化，水轮发电机组的设计越来越向高水头、高转速、高效率和大容量方向发展。在水轮机组的关键技术方面，包括滑动轴承流体动力润滑、通风冷却系统结构及高效稳定转轮等。此外，水轮发电机组的启动、并网所需时间较短，运行调度灵活，适合作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机组的最大容量已经达到70万千瓦。大容量水轮发电机组的开发注重可靠性，因为与水电厂的经济效益密切相关。对于600mva或800mva级别的机组，故障和跳闸对电力系统、电力生产和运行规划都有重大影响，因此对机组的可靠性要求最高。

2、然而，随着智能化控制的应用，对大容量水轮机组的控制需要精细，且更动态，因此这也是目前研究的热点问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种大容量水轮机组及其运行控制方法，并采用如下技术方案：

2、第一方面，提供一种大容量水轮机组的运行控制方法，该大容量水轮机组包括n组涡轮叶片，n为大于1的整数，n组涡轮叶片沿同一中心线依次设置，所述中心线与水流方向平行，方法应用于大容量水轮机组的控制设备，方法包括：控制设备确定当前需要被耦合控制的涡轮叶片为n组涡轮叶片中第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片，i为取1至n-1的整数，第i组涡轮叶片位于第i个腔体内，第i+1组涡轮叶片位于第i+1个腔体内，第i个腔体位于第i+1个腔体上方，第i个腔体与第i+1个腔体之间设置有第i个叶片组，第i个叶片组通过开度变化能够使得第i个腔体与第i+1个腔体之间的连通程度相应变化；控制设备通过控制第i个叶片组的开度变化，调整第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片的耦合程度，第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片的耦合程度与第i+1组涡轮叶片的转速正相关。

3、可选地，控制设备确定当前需要被耦合控制的涡轮叶片为n组涡轮叶片中第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片，包括；控制设备根据当前的电能需求量，确定当前需要被耦合控制的涡轮叶片为n组涡轮叶片中第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片，其中，当前的电能需求量与i的取值正相关。

4、可选地，控制设备通过控制第i个叶片组的开度变化，调整第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片的耦合程度，包括：控制设备根据当前的电能需求量从第一预设值增加到第二预设值，控制第i个叶片组的开度从第一开度增大到第二开度，其中，第一预设值与第i个叶片组的第一开度对应，第二预设值与第i个叶片组的第二开度对应。

5、可选地，第i个腔体在第i组涡轮叶片与第i个叶片组之间的侧壁设置有泄流孔，若第i个叶片组闭合，则水流在第i个腔体内冲击带动第i组涡轮叶片转动后由泄流孔流出，在控制设备控制第i个叶片组的开度从第一开度增大到第二开度的情况下，方法还包括：控制设备根据第i个叶片组的开度从第一开度增大到第二开度，将泄流孔的孔径从第一孔径减小到第二孔径，其中，第i个叶片组的第一开度与泄流孔的第一孔径对应，第i个叶片组的第二开度与泄流孔的第二孔径对应，泄流孔的孔径从第一孔径减小到第二孔径能够使得水流从第i个腔体流入第i+1个腔体的流速增加。

6、可选地，第i个腔体与第i+1个腔体的连接部为环形结构，第i个叶片组设置在环形结构的内壁上，第i个叶片组中每个叶片均朝远离环形结构的中心线的方向运动，使得第i个叶片组的开度从第一开度增大到第二开度。

7、可选地，控制设备通过控制第i个叶片组的开度变化，调整第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片的耦合程度，包括：控制设备根据当前的电能需求量从第二预设值降低到第一预设值，控制第i个叶片组的开度从第二开度减小到第一开度，其中，第一预设值与第i个叶片组的第一开度对应，第二预设值与第i个叶片组的第二开度对应。

8、可选地，第i个腔体在第i组涡轮叶片与第i个叶片组之间的侧壁设置有泄流孔，若第i个叶片组闭合，则水流在第i个腔体内冲击带动第i组涡轮叶片转动后由泄流孔流出，在控制设备控制第i个叶片组的开度从第一开度增大到第二开度的情况下，方法还包括：控制设备根据第i个叶片组的开度从第二开度减小到第一开度，将泄流孔的孔径从第二孔径增大到第一孔径，其中，第i个叶片组的第一开度与泄流孔的第一孔径对应，第i个叶片组的第二开度与泄流孔的第二孔径对应，泄流孔的孔径从第二孔径增大到第一孔径能够使得水流从第i个腔体流入第i+1个腔体的流速降低。

9、可选地，第i个腔体与第i+1个腔体的连接部为环形结构，第i个叶片组设置在环形结构的内壁上，第i个叶片组中每个叶片均朝靠近环形结构的中心线的方向运动，使得第i个叶片组的开度从第二开度减小到第一开度。

10、可选地，第i个叶片组中每个叶片的截面形状为三角形，使得每个叶片朝向第i组涡轮叶片的表面与水流的流向的夹角小于90°。

11、第二方面，提供一种大容量水轮机组的运行控制系统，系统包括大容量水轮机组包括n组涡轮叶片，n为大于1的整数，n组涡轮叶片沿同一中心线依次设置，所述中心线与水流方向平行，系统还包括大容量水轮机组的控制设备，系统被配置为：控制设备确定当前需要被耦合控制的涡轮叶片为n组涡轮叶片中第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片，i为取1至n-1的整数，第i组涡轮叶片位于第i个腔体内，第i+1组涡轮叶片位于第i+1个腔体内，第i个腔体位于第i+1个腔体上方，第i个腔体与第i+1个腔体之间设置有叶片组，叶片组通过开度变化能够使得第i个腔体与第i+1个之间的连通程度相应变化；控制设备通过控制叶片组的开度变化，而调整第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片的耦合程度，第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片的耦合程度与第i+1组涡轮叶片的转速正相关。

12、可选地，控制设备确定当前需要被耦合控制的涡轮叶片为n组涡轮叶片中第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片，包括；控制设备根据当前的电能需求量，确定当前需要被耦合控制的涡轮叶片为n组涡轮叶片中第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片，其中，当前的电能需求量与i的取值正相关。

13、可选地，控制设备通过控制第i个叶片组的开度变化，调整第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片的耦合程度，包括：控制设备根据当前的电能需求量从第一预设值增加到第二预设值，控制第i个叶片组的开度从第一开度增大到第二开度，其中，第一预设值与第i个叶片组的第一开度对应，第二预设值与第i个叶片组的第二开度对应。

14、可选地，第i个腔体在第i组涡轮叶片与第i个叶片组之间的侧壁设置有泄流孔，若第i个叶片组闭合，则水流在第i个腔体内冲击带动第i组涡轮叶片转动后由泄流孔流出，在控制设备控制第i个叶片组的开度从第一开度增大到第二开度的情况下，方法还包括：控制设备根据第i个叶片组的开度从第一开度增大到第二开度，将泄流孔的孔径从第一孔径减小到第二孔径，其中，第i个叶片组的第一开度与泄流孔的第一孔径对应，第i个叶片组的第二开度与泄流孔的第二孔径对应，泄流孔的孔径从第一孔径减小到第二孔径能够使得水流从第i个腔体流入第i+1个腔体的流速增加。

15、可选地，第i个腔体与第i+1个腔体的连接部为环形结构，第i个叶片组设置在环形结构的内壁上，第i个叶片组中每个叶片均朝远离环形结构的中心线的方向运动，使得第i个叶片组的开度从第一开度增大到第二开度。

16、可选地，控制设备通过控制第i个叶片组的开度变化，调整第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片的耦合程度，包括：控制设备根据当前的电能需求量从第二预设值降低到第一预设值，控制第i个叶片组的开度从第二开度减小到第一开度，其中，第一预设值与第i个叶片组的第一开度对应，第二预设值与第i个叶片组的第二开度对应。

17、可选地，第i个腔体在第i组涡轮叶片与第i个叶片组之间的侧壁设置有泄流孔，若第i个叶片组闭合，则水流在第i个腔体内冲击带动第i组涡轮叶片转动后由泄流孔流出，在控制设备控制第i个叶片组的开度从第一开度增大到第二开度的情况下，方法还包括：控制设备根据第i个叶片组的开度从第二开度减小到第一开度，将泄流孔的孔径从第二孔径增大到第一孔径，其中，第i个叶片组的第一开度与泄流孔的第一孔径对应，第i个叶片组的第二开度与泄流孔的第二孔径对应，泄流孔的孔径从第二孔径增大到第一孔径能够使得水流从第i个腔体流入第i+1个腔体的流速降低。

18、可选地，第i个腔体与第i+1个腔体的连接部为环形结构，第i个叶片组设置在环形结构的内壁上，第i个叶片组中每个叶片均朝靠近环形结构的中心线的方向运动，使得第i个叶片组的开度从第二开度减小到第一开度。

19、可选地，第i个叶片组中每个叶片的截面形状为三角形，使得每个叶片朝向第i组涡轮叶片的表面与水流的流向的夹角小于90°。

20、第三方面，提供一种计算机可读存储介质，包括：计算机程序或指令；当该计算机程序或指令在计算机上运行时，使得该计算机执行第一方面所述的方法。

21、综上，基于上述方法及系统可知，控制设备可以确定当前需要被耦合控制的涡轮叶片为n组涡轮叶片中第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片，从而通过控制第i个叶片组的开度变化，调整第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片的耦合程度，第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片的耦合程度与第i+1组涡轮叶片的转速正相关，以实现通过第i组涡轮叶片与第i+1组涡轮叶片的耦合能够动态控制第i+1组涡轮叶片的转速，从而实现更精细且更动态的调整发电功率。