水力發電機組複雜非線性動力學建模與診斷方法

《水力發電機組複雜非線性動力學建模與診斷方法》是依託華中科技大學，由周建中擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水力發電機組複雜非線性動力學建模與診斷方法
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周建中
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

通過對水力發電機組複雜耦合系統非線性動力學特性的分析，更深地理解多場耦合作用下水機電高效轉換系統非平穩過程的演化規律，解釋機組穩態回響及其穩定性隨系統參數變化的演化規律和可能由此引起的分岔與混沌現象，揭示水電機組故障產生機理，探求和認識故障發展和演化規律，實現多元故障模式下水力發電機組安全穩定運行域邊界的精確描述，研究不同故障組合誘發機組動力災變的可能性，闡明耦合故障作用下機組動力災變失效破壞機理，提出水機電非線性耦合系統模型反演與參數最佳化的理論與方法，建立水力發電機組多場耦合非線性動力學模型，研究其數學基礎，發展基於先進智慧型理論的機組故障診斷方法的新理論，解決水力發電機組複雜非線性動力系統建模與診斷目前面臨的若干核心科學和關鍵技術問題，提升我國水利機械基礎研究原創能力，取得一批具有科學創新和重要學術價值與套用前景的研究成果，為提高我國水電機組的設計和運行水平提供重要的理論依據和技術支撐。

結題摘要

研究工作在基金委的指導和支持下，緊密圍繞水力發電機組複雜非線性動力學建模與診斷的關鍵科學問題，按照項目計畫任務書制定的研究目標和研究內容要求，開展了卓有成效的工作，取得了實質性研究進展和豐富的研究成果，在若干研究方向和套用技術上均有重要突破。對照項目計畫任務書，實現了項目預期目標，高質量、圓滿完成了基金項目的研究任務。研究工作完成學術專著2部（校樣中），署名完成高水平學術論文共32篇，其中，發表27篇，錄用5篇，SCI刊源11篇，EI刊源25篇；獲發明專利3項、全國百篇優博提名獎2人次；開發適合於工程套用的高級實驗裝置2台、建立套用示範系統2套；完成相關研究內容的博士後出站報告1份，8名博士研究生完成博士學位論文答辯，21名碩士研究生完成碩士學位論文答辯，培養了8名行業內高級專業技術人員。研究成果在國內外學術和工程界產生了重要影響，部分成果在二灘水電站、白山水電站、松江河梯級水電站等國家重大水電工程項目獲得成功套用，產生顯著的社會和經濟效益。 按照項目計畫任務的要求，研究成果主要集中在多元故障模式下水力發電機組非線性動態回響及特徵描述、水力發電機組多場耦合非線性動力學建模、水力發電機組非平穩故障徵兆辨識及特徵提取、基於先進智慧型理論的機組故障診斷方法、水機電非線性耦合系統模型辨識與智慧型控制五個方面。研究工作通過對水力發電機組複雜耦合系統非線性動力學特性的分析，揭示了多場耦合作用下水機電高效轉換系統非平穩過程的演化規律；解釋了機組穩態回響及其穩定性隨系統參數變化的規律和可能由此引起的混沌現象，認識了水機電耦合故障的產生機理、演化過程和發展模式，實現多元故障模式下水力發電機組安全穩定運行域邊界的精確描述；研究了不同故障組合誘發機組動力災變的可能性，闡明耦合故障作用下機組動力災變失效破壞機理；提出了一種水機電非線性耦合系統模型反演與參數最佳化的理論與方法，建立了水力發電機組多場耦合非線性動力學模型，發展了基於先進智慧型理論的機組故障診斷新方法；設計並開發了水電機組效率試驗系統和水輪機調速系統仿真測試儀等高級試驗裝置，構建了基於多知識集成網路、強映射能力的水力發電機組狀態監測、故障診斷與管理決策支持套用示範系統。研究工作解決了水力發電機組複雜非線性動力系統建模與診斷目前面臨的若干核心科學和關鍵技術問題，取得一批原創性研究成果，為提高我國水電機組設計運行水平提供了重要的理論依據。