導(dǎo)葉(或噴針、槳葉)，實現(xiàn)水輪機的開機、停機、并網(wǎng)發(fā)電和調(diào)頻、調(diào)相等功能。其中，事故配壓閥用于實現(xiàn)機組的事故保護停機，分段關(guān)閉裝置用于可實現(xiàn)接力器的分段關(guān)閉規(guī)律，油壓裝置系統(tǒng)為水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供壓力油源，漏油箱用于回收系統(tǒng)漏油。
[0038]以上各部分結(jié)構(gòu)和功能分別說明如下:
[0039]本實用新型所用水輪機調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)可以采用A、B兩套控制器，互為熱備冗余，切換時間小于30US，切換無擾動；也可以采用一套控制器。本實施例采用一套控制器的水輪機調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括電源模塊、CPU模塊(含通訊模塊)、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和工控機，CPU模塊連接工控機、遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)及其他控制柜，并進行通訊。
[0040]本實施例所用電氣控制系統(tǒng)接受各種指令和狀態(tài)量，如開機、停機、調(diào)相、并網(wǎng)、一次調(diào)頻、負(fù)荷增減令等，還可接受各種數(shù)據(jù)，如功率給定、水頭、電氣開限等，控制系統(tǒng)的采樣值和反饋狀態(tài)量則從各設(shè)備檢測傳感器取得，如接力器反饋及兩腔壓力、機組頻率、系統(tǒng)頻率、機組有功、蝸殼壓力、主配拒動信號、緊急停機動作信號、分段關(guān)閉和事故配壓閥動作信號、各設(shè)備漏油量、油泵輸出流量、油壓裝置和漏油箱及其控制系統(tǒng)的檢測量等，控制系統(tǒng)根據(jù)各種工況下的PID計算和邏輯判斷，控制機械液壓系統(tǒng)驅(qū)動接力器，從而控制機組完成開機、停機、并網(wǎng)發(fā)電和調(diào)頻、調(diào)相等控制功能。
[0041]在實現(xiàn)上述控制功能的同時，工控機與CPU模塊通訊，充分應(yīng)用控制系統(tǒng)所收集的各種信息，通過多源信息融合技術(shù)實現(xiàn)水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的智能診斷和健康狀態(tài)預(yù)測。該系統(tǒng)還可通過遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)的工控機與CPU模塊通訊實現(xiàn)同樣的功能。
[0042]相比傳統(tǒng)的調(diào)速器，該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了調(diào)速器的控制功能，還實現(xiàn)了整個水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的智能診斷和健康狀態(tài)預(yù)測，包括水輪機調(diào)速器、油壓裝置、漏油箱、接力器、分段關(guān)閉和事故配壓閥等設(shè)備，使得水電站對整個水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)各設(shè)備和部件的健康狀態(tài)了如指掌，有利于實現(xiàn)水電站的智能化控制和“無人值班(少人值守)”。
[0043]本實用新型所用水輪機調(diào)速器機械液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括電液轉(zhuǎn)換器或電-機轉(zhuǎn)換器、液壓放大機構(gòu)、用于將液壓放大機構(gòu)的位移反饋至電氣控制系統(tǒng)的位移傳感器，以及分別與油壓裝置中回油箱連接的第一漏油傳感器以及與漏油箱連接的第二漏油傳感器。
[0044]其中，電液轉(zhuǎn)換器或電-機轉(zhuǎn)換器接受水輪機調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)輸出的電信號，將電信號轉(zhuǎn)換成液壓信號或機械位移信號，從而控制液壓放大機構(gòu)輸出帶方向的、經(jīng)流量放大的液壓油，流量大小與電信號滿足一定的函數(shù)關(guān)系，這與電氣控制系統(tǒng)的控制規(guī)律相一致。液壓放大機構(gòu)有位移反饋至電氣控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)液壓流量的穩(wěn)定控制。此位移反饋根據(jù)液壓放大機構(gòu)的不同，安裝的位置也不同，有的與液壓放大機構(gòu)相連，有的與電液轉(zhuǎn)換器或電-機轉(zhuǎn)換器相連。液壓放大機構(gòu)還有一個動作信號反饋，用于檢測其拒動信號。
[0045]本實施例采用兩個漏油傳感器，其中一個與油壓裝置回油箱相連，用于檢測液壓放大機構(gòu)主閥漏油量；另一個與漏油箱相連，用于檢測液壓放大機構(gòu)控制部分漏油量，這兩個漏油傳感器用于診斷和預(yù)測液壓系統(tǒng)的磨損情況。
[0046]本實用新型所用油壓裝置系統(tǒng)包括油壓裝置控制柜、電機啟動器、電動機、油泵、組合閥、流量傳感器、壓力油罐、回油箱、壓力傳感器、回油箱液位傳感器和油質(zhì)傳感器。根據(jù)油壓裝置的大小，電機啟動器、電動機、油泵、組合閥、流量傳感器的數(shù)量各有不同，本實施例所用均為兩個，如圖4所示，若壓力油罐容積很大時，也會設(shè)置2個壓力油罐，相應(yīng)的傳感器數(shù)量也會變化。
[0047]油壓裝置系統(tǒng)是一種蓄能裝置，用于為水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供壓力油源。其中，油壓裝置控制柜分別通過油壓傳感器和壓力罐液位傳感器檢測壓力油罐的壓力、液位，以及通過回油箱液位傳感器檢測回油箱的液位，控制電機啟動器啟、停電動機，從而帶動油泵向壓力油罐打油，使壓力油罐的壓力和液位維持在額定工作值范圍，組合閥在油泵啟動時處于卸載狀態(tài)，使電動機處于空載啟動工況，幾秒鐘后卸載閥關(guān)閉，油泵開始向壓力油罐打油；若油壓超過溢流閥的壓力整定值時，溢流閥打開，開始泄壓，以保證組合閥工作在安全壓力范圍內(nèi)。油泵輸出流量傳感器用于檢測油泵輸油量和油泵停機后組合閥是否泄漏等。油質(zhì)傳感器用于檢測油質(zhì)是否滿足運行要求。圖4中有2套油泵輸油系統(tǒng)，互為備用，以保證壓力油源的可靠工作。
[0048]油壓裝置系統(tǒng)中的各種檢測傳感器除了輸入油壓裝置控制柜外，還會輸送到水輪機調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)，用于診斷和預(yù)測油壓裝置各部件和油質(zhì)的健康狀態(tài)，除此之外，水輪機調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)還會與油壓裝置控制柜通訊，獲取油泵電機及其控制系統(tǒng)的相關(guān)信息，提高診斷和預(yù)測的可靠度。
[0049]本實用新型所用漏油箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括漏油箱控制柜、電機啟動器、電動機、油泵、安全閥、單向閥、流量傳感器、漏油箱、液位傳感器和油質(zhì)檢測傳感器等。漏油箱控制柜、電機啟動器、電動機、油泵、安全閥、單向閥、油泵輸出流量傳感器依次連接。
[0050]根據(jù)漏油箱的大小，電機啟動器、電動機、油泵、安全閥、單向閥、流量傳感器的數(shù)量各有不同，本實施例所用均為一個，如圖5所不。
[0051]漏油箱用于收集水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)各設(shè)備的漏油。漏油箱控制柜根據(jù)漏油箱液位傳感器測得的油位控制電機啟動器啟、停電動機，從而帶動油泵將漏油輸出到油壓裝置回油箱。當(dāng)油壓達到一定整定值時，安全閥自動開啟，卸載油壓，保證系統(tǒng)安全。在油泵停機時，單向閥可以防止油壓裝置回油箱的油倒回至漏油箱。油泵輸出流量傳感器用于檢測油泵輸油量和油泵停機后單向閥是否泄漏等。油質(zhì)傳感器用于檢測油質(zhì)是否滿足運行要求。
[0052]漏油箱的各種檢測傳感器除了輸入漏油箱控制柜外，還會輸送到水輪機調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)，用于診斷和預(yù)測漏油箱各部件和油質(zhì)的健康狀態(tài)，除此之外，水輪機調(diào)速器電氣控制系統(tǒng)還會與漏油箱控制柜通訊，獲取油泵電機及其控制系統(tǒng)的相關(guān)信息，提高診斷和預(yù)測的可靠度。
[0053]本實用新型水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)健康狀態(tài)診斷與預(yù)測方法采用數(shù)據(jù)挖掘中的分類、聚類、集成學(xué)習(xí)、置信輸出及信息融合等方法，從高維、異構(gòu)、高噪聲的監(jiān)測數(shù)據(jù)中，分析判斷故障原因，并對系統(tǒng)的健康狀態(tài)做出預(yù)測，同時給出科學(xué)合理的處理對策，如圖6所示，具體操作如下:
[0054]1、數(shù)據(jù)預(yù)處理
[0055](I)數(shù)據(jù)集成
[0056]由于監(jiān)測過程中獲取數(shù)據(jù)的方式不同，數(shù)據(jù)可能由不同載體進行存儲，如文本、MSExcel電子表格、MSAccess數(shù)據(jù)庫、Oracle數(shù)據(jù)庫、MySQL數(shù)據(jù)庫等。為便于后續(xù)分析，需要把這些來自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)集成起來。比如將所有數(shù)據(jù)都集成到MySQL數(shù)據(jù)庫中，利用MySQL建立數(shù)據(jù)倉庫。
[0057](2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
[0058]將與某一部件(如主配壓閥、油泵等)相關(guān)的所有參數(shù)信息整合成一條記錄。
[0059](3)數(shù)據(jù)清理
[0060]數(shù)據(jù)清理通過填寫空缺值、平滑噪聲數(shù)據(jù)、識別、刪除孤立點，并解決“不一致”來清理數(shù)據(jù)，從而增強數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果的質(zhì)量。
[0061]2、多源數(shù)據(jù)融合
[0062]采用基于不同層次的