[发明专利]一种水轮机水锤效应时间常数整定方法及实时监测系统

权利要求书

1.一种水轮机水锤效应时间常数整定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取引水管道参数，并根据所述引水管道参数计算得到水电站引水管道的沿程水头损失系数与局部水头损失系数，并得到引水管道的总水头损失系数；

S2、获取水电站额定流量和额定水头；

S3、分别监测得到水电站上游水位、下游水位、管道内实时水流速度以及流速变化率；

S4、根据所述总水头损失系数、水电站额定流量、额定水头、水电站上游水位、下游水位、管道内实时水流速度以及流速变化率，计算得到水轮机水锤效应时间常数的实时数值。

2.根据权利要求1所述的水轮机水锤效应时间常数整定方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：

S101、根据水电管道材料，查表得到沿程摩阻系数，并基于引水管道长度、管道直径和重力加速度，计算得到引水管道的沿程水头损失系数；

S102、根据水电管道的结构图，分析定位局部水头损失的管道段，并基于所述管道段，根据不同的管道形状与管道参数，查表得到局部阻力系数，计算得到局部水头损失系数；

S103、根据所述引水管道的沿程水头损失系数和局部水头损失系数，计算得到引水管道的总水头损失系数。

3.根据权利要求2所述的水轮机水锤效应时间常数整定方法，其特征在于，所述沿程水头损失系数的表达式如下：

其中，α_f表示沿程水头损系数，λ表示沿程摩阻系数，L表示引水管道长度，d表示引水管道直径，g表示重力加速度；

所述局部水头损失系数的表达式如下：

其中，α_jn表示局部水头损失系数，ξ_n表示各个局部阻力系数，n表示局部水头损失的管道段个数，m表示局部水头损失的管道段总个数；

所述引水管道的总水头损失系数的表达式如下：

α_w＝α_f+∑α_jn

其中，α_w表示引水管道的总水头损失系数，∑表示求和符号。

4.根据权利要求1所述的水轮机水锤效应时间常数整定方法，其特征在于，所述步骤S4中水轮机水锤效应时间常数的实时数值的表达式如下：

其中，T_W表示水轮机水锤效应时间常数的实时数值，Q_r表示水电站定额流量，H_u表示上游实时水位，H_u表示下游实时水位高度，Q表示引水管道内实时流量，α_w表示引水管道的总水头损失系数，表示流量变化率，H_r表示额定水头。

5.一种水轮机水锤效应时间常数实时监测系统，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于获取引水管道参数，并根据所述引水管道参数计算得到水电站引水管道的沿程水头损失系数与局部水头损失系数，并得到引水管道的总水头损失系数；

获取模块，用于获取水电站额定流量和额定水头；

监测模块，用于分别监测得到水电站上游水位、下游水位、管道内实时水流速度以及流速变化率；

第二计算模块，用于根据所述总水头损失系数、水电站额定流量、额定水头、水电站上游水位、下游水位、管道内实时水流速度以及流速变化率，计算得到水轮机水锤效应时间常数的实时数值。

6.根据权利要求5所述的水轮机水锤效应时间常数实时监测系统，其特征在于，其特征在于，所述第一计算模块包括：

第一计算单元，用于根据水电管道材料，查表得到沿程摩阻系数，并基于引水管道长度、管道直径和重力加速度，计算得到引水管道的沿程水头损失系数；

第二计算单元，用于根据水电管道的结构图，分析定位局部水头损失的管道段，并基于所述管道段，根据不同的管道形状与管道参数，查表得到局部阻力系数，计算得到局部水头损失系数；

第三计算单元，用于根据所述引水管道的沿程水头损失系数和局部水头损失系数，计算得到引水管道的总水头损失系数。