[发明专利]水轮机调速系统优化方法及系统、电子设备和存储介质

权利要求书

1.一种水轮机调速系统优化方法，其特征在于，包括：

基于水轮机流态特征，确定水轮机叶栅几何参数与水轮机过流能力对应关系；其中，所述叶栅几何参数包括：叶栅稠密度、叶片扭角参数和叶片厚度参数；

基于所述水轮机叶栅几何参数与水轮机过流能力对应关系，确定所述叶栅几何参数优化值；其中，所述叶栅几何参数优化值包括：叶栅稠密度优化值、叶片扭角参数优化值和叶片厚度参数优化值；

基于所述叶栅几何参数优化值，优化所述水轮机调速系统。

2.根据权利要求1所述的水轮机调速系统优化方法，其特征在于，

所述水轮机叶栅几何参数与水轮机过流能力对应关系包括：水轮机过流能力与单位流量之间的关系式、叶片扭角与单位转速和流量之间的关系式和水轮机过流能力与叶片排挤系数之间的关系式；

其中，所述水轮机过流能力与单位流量之间的关系式用于优化叶栅稠密度；所述叶片扭角与单位转速和流量之间的关系式用于优化叶片扭角参数；所述转轮圆柱截面轴向速度与叶片排挤系数之间的关系式用于优化叶片厚度参数。

3.根据权利要求2所述的水轮机调速系统优化方法，其特征在于，所述基于水轮机流态特征，确定水轮机叶栅几何参数与水轮机过流能力对应关系，具体包括：

基于水轮机流态特征，通过计算叶栅前后速度差，确定转轮过流截面平均速度，在相同的单位转速及效率条件下，确定所述水轮机过流能力与单位流量之间的关系式；

所述水轮机过流能力与单位流量之间的关系式为：

其中，Q′表示单位流量；d表示轮毂直径；D表示转轮直径。

4.根据权利要求2所述的水轮机调速系统优化方法，其特征在于，所述基于水轮机流态特征，确定水轮机叶栅几何参数与水轮机过流能力对应关系，具体包括：

分析叶片扭角、单位转速与单位流量之间的关系，确定叶片扭角与单位转速和流量之间的关系式；

所述叶片扭角与单位转速和流量之间的关系式为：

其中，r1表示车轮边缘；r2表示车轮部分的相对半径；Q′表示单位流量；D表示转轮直径；Δβ₀表示叶的相对扭转角。

5.根据权利要求2所述的水轮机调速系统优化方法，其特征在于，所述基于水轮机流态特征，确定水轮机叶栅几何参数与水轮机过流能力对应关系，具体包括：

计算转轮圆柱截面轴向速度，确定水轮机过流能力与叶片排挤系数之间的关系式；

所述水轮机过流能力与叶片排挤系数之间的关系式为：

其中，Ψ表示叶片排挤系数；H表示水流高度；d′＝d/D；d表示轮毂直径；D表示转轮直径。

6.根据权利要求1-5任一项所述的水轮机调速系统优化方法，其特征在于，所述基于所述水轮机叶栅几何参数与水轮机过流能力对应关系，确定所述叶栅几何参数化值，具体包括：

基于所述水轮机叶栅几何参数与水轮机过流能力对应关系，以所述水轮机过流能力达到最大为目标，水轮机刚度和强度需求约束为约束条件，确定所述叶栅几何参数优化值。

7.根据权利要求2-5任一项所述的水轮机调速系统优化方法，其特征在于，所述基于所述水轮机叶栅几何参数与水轮机过流能力对应关系，以所述水轮机过流能力到最大为目标，水轮机刚度和强度需求约束为约束条件，确定所述叶栅几何参数优化值，具体包括：

基于所述水轮机过流能力与单位流量之间的关系式，根据水轮机刚度和强度需求约束为约束条件，确定叶栅稠密度优化值；

基于所述叶片扭角与单位转速和流量之间的关系式，根据水轮机刚度和强度需求约束为约束条件，确定叶片扭角参数优化值；

基于所述转轮圆柱截面轴向速度与叶片排挤系数之间的关系式，根据水轮机刚度和强度需求约束为约束条件，确定叶片厚度参数优化值。