基于线性回归的水电机组振动建模与评价准则探究

【摘要】：水电站在电网中承担着调峰、调频、调相和事故备用的作用,其运行安全直接关系到电网的安全稳定,一旦发生事故,将会带来重大的经济损失和严重的社会影响。水电机组是水电站的核心设备,其运行稳定性对水电站的运行安全至关重要。水电机组的振动水平能直接反映出机组的运行状态,是表征水电机组运行稳定性的主要指标之一。机组的故障征兆往往反映在机组的振动上,当机组的振动超过一定限值时,将严重影响机组的安全稳定。因此,对机组的振动进行开展监测和数据分析,并对机组振动等级水平进行评价,是保障机组安全稳定运行的重要手段,也是进行机组故障诊断和实施状态检修的前提。 相似水轮机是指过流部件内的水流运动保持相似的水轮机,其满足几何相似、运动相似和动力相似等条件。由于相似水轮机的过流部件内的水流运动相似,水流对转轮和水轮机主轴的作用力对应成比例,水流作用力及其对转轮作用的转动力矩在转轮表面形成的动应力成分与静应力成分对应成比例,而动应力与静应力之比决定了水轮发电机组由于振动而引起的输出功率损耗。因此对与相似水轮机而言,水力因素引起的机组振动所导致的相对功率损耗也是一致的。鉴于此,本文提出了表征相似水轮机振动特性的无量纲振动参数V*,根据其建立水电机组的振动回归模型。 本文运用线性回归理论,以混流式机组的水导摆度为例,根据两种建模思路建立了水电机组的振动回归模型,对两个回归模型进行了显著性检验和综合对比分析,最终确立了表征相似水轮机振动特性的振动参数V*和机组单位转速n11间的振动回归模型。并根据不同的置信水平确立振动评价准则,划分了A、B、C、D四个振动区域,用于混流式机组水导摆度的评价。进而建立了混流式机组的其他类型的振动回归模型,并分别根据不同的振动等级水平划分了上导摆度、下导摆度、水导摆度、上机架振动、下机架振动、顶盖振动的振动区域,用于混流式机组的振动评价。 【关键词】：水电机组振动 线性回归 相似水轮机 振动评价
【学位授予单位】：中国水利水电科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TV734.21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 水电机组运行指标11-15
• 1.2.1 机组能量指标11-13
• 1.2.2 机组稳定性指标13-15
• 1.2.3 机组空化性能对稳定性的影响15
• 1.3 开展振动监测的重要意义15-17
• 1.4 水电机组振动监测与评价发展及现状17-19
• 1.4.1 振动监测技术发展与研究现状17-18
• 1.4.2 振动评价准则发展与应用现状18-19
• 1.5 本文的研究内容19-21
• 第二章 线性回归的基本原理21-28
• 2.1 最小二乘法原理21-22
• 2.2 中心极限定理22-23
• 2.3 线性回归模型的建立23-26
• 2.3.1 一元线性回归模型23-24
• 2.3.2 多元线性回归模型24-26
• 2.4 非线性回归与线性回归的转换26-27
• 2.5 线性回归应用于水电机组振动建模27-28
• 第三章 水电机组振动机理与建模参数选择28-50
• 3.1 水电机组振动机理28-34
• 3.1.1 水力因素诱发的机组振动29-31
• 3.1.2 机械因素诱发的机组振动31-33
• 3.1.3 电气因素诱发的机组振动33-34
• 3.2 水电机组振动影响参数34-42
• 3.2.1 机组转速对振动的影响34-37
• 3.2.2 机组尺寸对部件刚度的影响37-38
• 3.2.3 机组水头对振动的影响38-40
• 3.2.4 机组状态参数间的统计关系40-42
• 3.3 水轮机相似理论42-46
• 3.3.1 水轮机相似条件42-43
• 3.3.2 水轮机相似律43-45
• 3.3.3 相似水轮机的单位参数45
• 3.3.4 相似水轮机的振动特性45-46
• 3.4 水电机组振动建模参数选择46-50
• 3.4.1 以真实可靠的振动数据为基础46-48
• 3.4.2 相似水轮机的振动参数48-49
• 3.4.3 水电机组振动建模思路49-50
• 第四章 水电机组振动模型的建立50-63
• 4.1 振动数据的前期处理50-55
• 4.2 一元回归振动模型55-58
• 4.2.1 建立模型55-57
• 4.2.2 回归显著性检验57-58
• 4.3 多元回归振动模型58-60
• 4.3.1 建立模型58-59
• 4.3.2 回归显著性检验59-60
• 4.4 水电机组振动模型的确立60-61
• 4.5 其他类型机组振动模型的建立61-63
• 第五章 水电机组振动区域的划分与评价63-73
• 5.1 累积概率分布与置信度63-64
• 5.2 机组振动区域的划分64-67
• 5.2.1 振动区域的划分方法64
• 5.2.2 振动区域的划分与评价准则64-67
• 5.3 振动回归模型应用于振动评价实例67-68
• 5.4 其他类型机组振动区域的划分68-73
• 第六章 结论与展望73-76
• 6.1 研究成果与结论73-74
• 6.2 研究展望74-76
• 参考文献76-79
• 发表论文79-80
• 参加的科研工作80-81
• 致谢81-82

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