立式混流式水轮发电机转轮贯穿性裂纹早期预警的方法
阅读说明：本技术 立式混流式水轮发电机转轮贯穿性裂纹早期预警的方法 (Early warning method for vertical mixed-flow hydraulic generator runner penetrating crack ) 是由 朱晓韬 吴永智 刀亚娟 钟新元 吕爱军 戴祥 冷天先 叶超 徐文冰 赵海峰 于 2020-12-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种立式混流式水轮发电机转轮贯穿性裂纹早期预警的方法,属于涂料技术领域。该方法包括：监测传感器的安装；采集数据；数据筛选；工况分段；数据分为样本数据集、监测数据集；数据清洗；正常范围上限计算；正常范围上限写入监测数据集；计算越限比；转轮裂纹判定逻辑计算及告警输出。本发明方法利用水轮发电机有功功率、水头、振动摆度等状态监测时间序列数据,快速计算水轮发电机在不同运行工况下的水导摆度、顶盖振动正常范围上限,以及当前的越限比,当转轮发生贯穿性裂纹时,水导摆度、顶盖振动越限比符合判定逻辑,及时输出告警,避免裂纹进一步扩大造成重大事故。本发明方法具有操作简单、通用性强的特点,易于推广应用。(The invention relates to a method for early warning of through cracks of a rotating wheel of a vertical mixed-flow hydraulic generator, belonging to the technical field of coatings. The method comprises the following steps: monitoring the installation of a sensor; collecting data; screening data; segmenting the working condition; the data is divided into a sample data set and a monitoring data set; data cleaning; calculating the upper limit of the normal range; writing the monitoring data set at the upper limit of the normal range; calculating an out-of-limit ratio; and (4) carrying out logic calculation and alarm output on the crack judgment of the rotating wheel. According to the method, the time sequence data are monitored by utilizing states of the active power, the water head, the vibration swing degree and the like of the hydraulic generator, the water guide swing degree, the upper limit of the normal range of the top cover vibration and the current out-of-limit ratio of the hydraulic generator under different operation conditions are rapidly calculated, when the runner has the penetrating cracks, the water guide swing degree and the top cover vibration out-of-limit ratio accord with judgment logic, an alarm is timely output, and major accidents caused by further expansion of the cracks are avoided. The method has the characteristics of simple operation and strong universality, and is easy to popularize and apply.)
技术领域
本发明属于水轮发电机在线监测、状态评估、故障诊断技术领域，具体涉及一种立式混流式水轮发电机转轮贯穿性裂纹早期预警的方法。
背景技术
在水轮发电机在线监测、状态评估、故障诊断中，一个至关重要的任务就是判断水轮机转轮是否工作正常，是否存在裂纹、掉块等缺陷，这也是决定机组是否需要停机检修的重要因素。转轮裂纹严重危及电站的运行稳定性和运行安全，频繁停机焊补裂纹又给电站造成很大的经济损失。
传统做法缺乏有效的转轮缺陷评估手段，一般采取小修大修结合，也就是定期检修的方式，在机组运行1年或几年后，停机排水，人工检查转轮是否存在缺陷。传统做法比较被动，一般在定期检修时，转轮已出现贯穿性裂纹、掉块等严重缺陷，某些电站甚至每年都需要开展一次C级或D级检修来检查转轮状态，对转轮裂纹及掉块缺陷进行事后修复。
近年来，业内通过采集机组各类工况的运行数据，探索转轮缺陷评估的工作开展较广，但技术鲜有突破。对于水轮发电机种类众多的振动摆度，复杂多变的工况参数，海量的变量值，要逐个进行关联性分析，从而进一步开展转轮劣化分析，需要大量的人工干预，而且无法通过特征变量准确判断转轮裂纹这一特定故障。因此，如何克服现有技术的不足，精准识别特征变量，准确给出转轮裂纹的早期预警，对转轮叶片裂纹状态进行在线评估已越来越迫切，更是目前水轮发电机状态评估技术领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种用于立式混流式水轮发电机转轮贯穿性裂纹早期预警的方法，该方法利用机组工况、水导摆度、顶盖振动时间序列历史数据，快速自动生成振动摆度的正常范围，当监测指标超出正常范围，体现出本发明提出的特征时，为转轮贯穿性裂纹发生早期，及时进行告警。该方法操作简单，通用性强，易于推广应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
立式混流式水轮发电机转轮贯穿性裂纹早期预警的方法，包括如下步骤：
(1)在水轮发电机顶盖位置安装顶盖+X方向水平振动监测传感器、顶盖-Y方向水平振动监测传感器、顶盖+X方向垂直振动监测传感器；在水导轴承位置安装水导+X摆度监测传感器、水导-Y向摆度监测传感器；
(2)采集数据，包含：时间、发电机有功功率、机组水头、导叶开度、顶盖+X向水平振动峰峰值、顶盖-Y向水平振动峰峰值、顶盖+X向垂直振动峰峰值、水导+X摆度峰峰值、水导-Y向摆度峰峰值；
(2)数据筛选：选出有功功率≥额定功率*70％的数据，其余数据删除；
(3)工况分段：数据按机组水头、导叶开度两个工况指标按整数进行分段，按水头分为S段，按导叶开度分为D段，做好分段标记；
31)水头分为S段，每一段标记为[1,2,3....S]；按导叶开度分为D段，每一段计标记为[1,2,3....D]。
32)水头、导叶开度任意一种组合计为一种工况；如：[水头、导叶开度]＝[1,5]为一种工况，则一共有N种工况(N＝S*D)；
(4)将数据分为样本数据集、监测数据集：
(5)对样本数据集进行数据清洗，得出有效样本数据集；
(6)对有效样本数据集进行计算，得出顶盖+X向水平振动峰峰值、顶盖-Y向水平振动峰峰值、顶盖+X向垂直振动峰峰值、水导+X摆度峰峰值、水导+Y向摆度峰峰值5个监测指标正常范围上限；
(7)将正常范围上限写入监测数据集：
监测数据集增加5列数据列：水导+X向摆度正常范围上限、水导-Y向摆度正常范围上限、顶盖+X向水平振动正常范围上限、顶盖-Y向水平振动正常范围上限、顶盖+X向垂直振动正常范围上限，对照工况标记，将第(6)步计算结果填入监测数据集；
(8)计算水导+X向摆度、水导-Y向摆度、顶盖+X向水平振动、顶盖-Y向水平振动、顶盖+X向垂直振动越限比；
(9)转轮裂纹判定逻辑计算及告警输出。
进一步，优选的是，步骤(4)的具体方法为：
41)若近一年对转轮进行过检查，则最后一次检查确认转轮无裂纹日期为T1，则将T1前一年数据列为样本数据集，T1后数据作为监测数据集；
42)若近一年未对转轮进行过检查，选择待评估时段，确定待评估时段的首时刻T2后时间段为监测数据集后，T2前一年数据列为样本数据集；其中，选择待评估时段根据自身需求选择，本发明对此不做具体限制。
本发明对于样本数据集并不是限制为一年的数据，数据时间越长结果会更准确，但是会带来计算量过大的问题；数据也可以为2-3个月，但是有可能会因为样本数据集数据不全面，而使得最终结果产生偏差，优选为8-16个月的数据作为样本数据集。
进一步，优选的是，步骤(5)的具体方法为：以顶盖+X向水平振动峰峰值数据清洗进行阐述，其它四个指标类推；
51)计算每一种工况下，样本数据集中顶盖+X向水平振动峰峰值的第一个四分位和第三个四分位；第一个四分位记为：顶盖+X向水平振动峰峰值_First Quartile，第三个四分位记为：顶盖+X向水平振动峰峰值_ThirdQuartile；
52)计算异常上限：
顶盖+X向水平振动峰峰值异常上限＝顶盖+X向水平振动峰峰值_ThirdQuartile+1.5*(顶盖+X向水平振动峰峰值_ThirdQuartile-顶盖+X向水平振动峰峰值_FirstQuartile)；
53)计算异常下限：
顶盖+X向水平振动峰峰值异常下限＝顶盖+X向水平振动峰峰值_FirstQuartile-1.5*(顶盖+X向水平振动峰峰值_ThirdQuartile-顶盖+X向水平振动峰峰值_FirstQuartile)
54)删除样本数据集中高于异常上限，或低于异常下限的数据，得出有效样本数据集。
进一步，优选的是，步骤(6)的具体方法为：
61)水头、导叶开度任意一种组合计为一种工况，则一共有N种工况；N＝S*D；
62)计算每一种工况下，有效样本数据集中，顶盖+X向水平振动峰峰值、顶盖-Y向水平振动峰峰值、顶盖+X向垂直振动峰峰值、水导+X摆度峰峰值、水导-Y向摆度峰峰值的最大值、算数平均数；
63)计算每一种工况下，振动摆度正常范围上限：正常范围上限＝最大值+0.25*算数平均数。
进一步，优选的是，步骤(8)的具体方法为：
越限比＝测量值/正常范围上限*100％。
进一步，优选的是，步骤(9)的具体方法为：
91)“'水导+X向摆度越限比'≥100％”、“'水导+X向摆度越限比'≥100％”满足其中任意一个条件；
92)“'顶盖+X向水平振动越限比'≥100％”、“'顶盖-Y向水平振动越限比'≥100％”、“'顶盖+X向垂直振动越限比'≥100％”满足其中任意两个条件；
93)当91)、92)同时满足时，“转轮裂纹预警”标记置为1；
94)当“转轮裂纹预警”单日超过5次以上时，判定为水轮机转轮有贯穿性转轮裂纹或掉块。
本发明用水轮发电机工况、水导摆度、顶盖振动时间序列历史数据，自适应计算各工况下振动摆度正常范围上限，并将评估数据与正常范围上限进行比较，当满足判定逻辑时，进行告警。该方法可用于各类数据分析工具，或者编程工具，不需要将机组拆解便可检测出水轮机转轮贯穿性裂纹。
本发明根据下列原理：
(1)本方法涉及的正常范围上限，由本机组历史数据经过处理，并提取出有效样本数据进行计算得出，根据工况变化而呈动态，正常范围上限反应了健康机组振动摆度的集中趋势。
(2)计算机系统在数据采集、存储等环节，会产生一定的离群数据，会影响计算结果，本发明在正常范围上限计算前，采用统计学方法对离群值进行了删除。
(3)若因工况变化导致的波动，越限比将低于100％，若设备本身劣化导致的波动，越限比将高于100％。越限比高于100％真实反应设备劣化情况。
(4)对转轮裂纹的逻辑判定，采用越限比作为输入，水导摆度、顶盖振动越限比同时超标，转轮裂纹告警输出。
(5)采用水导摆度、顶盖振动越限的逻辑组合，水导摆度越限二选一、顶盖振动三选二，经验证比较符合设备规律，告警准确，不容易误告警。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
1、现有技术大多采用人工检测的方法，到转轮部位进行肉眼观察和探伤检测，只能机组停机后开展，影响机组发电效益。
2、目前水轮发电机组监控系统、在线监测系统对重要指标进行了监测，为避免误告警，设定了较高的告警限值，限值为静态值，告警时可能已经发生了严重故障。本发明越限比的基准值为动态值，越限比真实反应了振动摆度的健康状态，一旦出现偏离健康状态的劣化趋势，可以在早期进行预警。
3、机组正常运行时，伴随着负荷调节、工况变化，机组的水导摆度和顶盖振动存在一定的波动；异常时，水导摆度和顶盖振动也存在波动。用常规的方法，难以区分振动摆度波动由工况变化导致，还是设备本身存在异常，而本方法可以识别出设备问题导致的水导摆度、顶盖振动上升。
4、各水电站数据中心存储的数据来自各个系统，在数据采集、汇集等环节，可能出现一些异常数据，或是噪点，用全数据计算正常范围，可能受到异常值的影响，本发明在计算正常范围前，对数据进行了自动清洗，保留了有效样本。
5、对于水轮发电机种类众多的振动摆度，复杂多变的工况参数，海量的变量值，要逐个进行关联性分析，从而进一步开展转轮劣化分析，需要大量的人工干预，而且无法通过特征变量准确判断转轮裂纹这一特定故障。本发明不需要大量的人工干预，通过某几个特征变量的变化趋势，并排除轴瓦间隙松动等其它因素，便能给出转轮裂纹的早期预警。
6、本发明已在瑞丽江电站3号机组转轮叶片掉块、小湾电站1号机组转轮叶片两次贯穿性裂纹的预警上成功验证，该方法操作简单，通用性强，易于推广应用。用该方法监测，小湾1号机在2019年11月份预警，2019年12月机组检修检查发现有最大360mm的贯穿性裂纹。小湾1号机2020年7月底预警，2020年12月份检修检查发现有最大570mm贯穿性裂纹。瑞丽江3号机2019年4月份转轮掉块后，导出数据验证，可在4月初对裂纹进行预警。预警准确率为100％。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
立式混流式水轮发电机转轮贯穿性裂纹早期预警的方法，包括如下步骤：
(1)在水轮发电机顶盖位置安装顶盖+X方向水平振动监测传感器、顶盖-Y方向水平振动监测传感器、顶盖+X方向垂直振动监测传感器；在水导轴承位置安装水导+X摆度监测传感器、水导-Y向摆度监测传感器；
(2)采集数据，包含：时间、发电机有功功率、机组水头、导叶开度、顶盖+X向水平振动峰峰值、顶盖-Y向水平振动峰峰值、顶盖+X向垂直振动峰峰值、水导+X摆度峰峰值、水导-Y向摆度峰峰值；
(2)数据筛选：选出有功功率≥额定功率*70％的数据，其余数据删除；
(3)工况分段：数据按机组水头、导叶开度两个工况指标按整数进行分段，按水头分为S段，按导叶开度分为D段，做好分段标记；
31)水头分为S段，每一段标记为[1,2,3....S]；按导叶开度分为D段，每一段计标记为[1,2,3....D]。
32)水头、导叶开度任意一种组合计为一种工况，如：[水头、导叶开度]＝[1,5]为一种工况，则一共有N种工况(N＝S*D)；
(4)将数据分为样本数据集、监测数据集：
41)若近一年对转轮进行过检查，则最后一次检查确认转轮无裂纹日期为T1，则将T1前一年数据列为样本数据集，T1后数据作为监测数据集；
42)若近一年未对转轮进行过检查，选择待评估时段，确定待评估时段的首时刻T2后时间段为监测数据集后，T2前一年数据列为样本数据集；其中，选择待评估时段根据自身需求选择，本发明对此不做具体限制；
(5)对样本数据集进行数据清洗，得出有效样本数据集；
(6)对有效样本数据集进行计算，得出顶盖+X向水平振动峰峰值、顶盖-Y向水平振动峰峰值、顶盖+X向垂直振动峰峰值、水导+X摆度峰峰值、水导+Y向摆度峰峰值5个监测指标正常范围上限；
(7)将正常范围上限写入监测数据集：
监测数据集增加5列数据列：水导+X向摆度正常范围上限、水导-Y向摆度正常范围上限、顶盖+X向水平振动正常范围上限、顶盖-Y向水平振动正常范围上限、顶盖+X向垂直振动正常范围上限，对照工况标记，将第(6)步计算结果填入监测数据集；
(8)计算水导+X向摆度、水导-Y向摆度、顶盖+X向水平振动、顶盖-Y向水平振动、顶盖+X向垂直振动越限比；
(9)转轮裂纹判定逻辑计算及告警输出。
实施例2
一种用于立式混流式水轮发电机转轮贯穿性裂纹早期预警的方法，包括如下步骤：
(1)在水轮发电机顶盖位置安装顶盖+X方向水平振动监测传感器、顶盖-Y方向水平振动监测传感器、顶盖+X方向垂直振动监测传感器；在水导轴承位置安装水导+X摆度监测传感器、水导-Y向摆度监测传感器。
(2)获取系统采集数据，包含：时间、发电机有功功率、机组水头、导叶开度、顶盖+X向水平振动峰峰值、顶盖-Y向水平振动峰峰值、顶盖+X向垂直振动峰峰值、水导+X摆度峰峰值、水导-Y向摆度峰峰值；
(2)数据筛选：选出有功功率≥额定功率*70％的数据，其余数据删除；
(3)工况分段：数据按机组水头、导叶开度两个工况指标按整数进行分段，按水头分为S段，按导叶开度分为D段，做好分段标记；
31)水头分为S段，每一段标记为[1,2,3....S]；按导叶开度分为D段，每一段计标记为[1,2,3....D]。
32)水头、导叶开度任意一种组合计为一种工况，如：[水头、导叶开度]＝[1,5]为一种工况，则一共有N种工况(N＝S*D)。
(4)将数据分为样本数据集、监测数据集：
41)若近一年对转轮进行过检查，则最后一次检查确认转轮无裂纹日期为T1，则将T1前一年数据列为样本数据集，T1后数据作为监测数据集；
42)若近一年未对转轮进行过检查，确定T2后时间段为监测数据集后，T2前一年数据列为样本数据集。
(5)对样本数据集进行数据清洗，得出有效样本数据集；
以顶盖+X向水平振动峰峰值数据清洗进行阐述，其它四个指标类推；
51)计算每一种工况下(每一个S和D的组合)，样本数据集中顶盖+X向水平振动峰峰值的第一个四分位和第三个四分位。第一个四分位记为：顶盖+X向水平振动峰峰值_FirstQuartile，第三个四分位记为：顶盖+X向水平振动峰峰值_ThirdQuartile；
52)计算异常上限：
顶盖+X向水平振动峰峰值异常上限＝顶盖+X向水平振动峰峰值_ThirdQuartile+1.5*(顶盖+X向水平振动峰峰值_ThirdQuartile-顶盖+X向水平振动峰峰值_FirstQuartile)；
53)计算异常下限：
顶盖+X向水平振动峰峰值异常下限＝顶盖+X向水平振动峰峰值_FirstQuartile-1.5*(顶盖+X向水平振动峰峰值_ThirdQuartile-顶盖+X向水平振动峰峰值_FirstQuartile)
54)删除样本数据集中高于异常上限，或低于异常下限的数据，得出有效样本数据集。
(6)对有效样本数据集进行计算，得出顶盖+X向水平振动峰峰值、顶盖-Y向水平振动峰峰值、顶盖+X向垂直振动峰峰值、水导+X摆度峰峰值、水导+Y向摆度峰峰值5个监测指标正常范围上限；如：
61)计算每一种工况下，有效样本数据集中，振动摆度的最大值、算数平均数；如：
顶盖+X向水平振动峰峰值最大值计为“顶盖+X向水平振动峰峰值标_max”；
顶盖+X向水平振动峰峰值算数平均数计为“顶盖+X向水平振动峰峰值标_mean”。
以此类推。
62)计算每一种工况下，振动摆度正常范围上限：正常范围上限＝最大值+0.25*算数平均数。
(7)将正常范围上限写入监测数据集：
监测数据集增加5列数据列：水导+X向摆度正常范围上限、水导-Y向摆度正常范围上限、顶盖+X向水平振动正常范围上限、顶盖-Y向水平振动正常范围上限、顶盖+X向垂直振动正常范围上限，对照工况标记，将第(6)步计算结果填入监测数据集；
(8)计算水导+X向摆度、水导-Y向摆度、顶盖+X向水平振动、顶盖-Y向水平振动、顶盖+X向垂直振动越限比：
'水导+X向摆度越限比'＝'水导+X向摆度峰峰值'/'水导+X向摆度正常范围上限'*100％；
'水导-Y向摆度越限比'＝'水导-Y向摆度峰峰值'/'水导-Y向摆度正常范围上限'*100％；
'顶盖+X向水平振动越限比'＝'顶盖+X向水平振动'/'顶盖+X向水平振动正常范围上限'*100％；
'顶盖-Y向水平振动越限比'＝'顶盖-Y向水平振动'/'顶盖-Y向水平振动正常范围上限'*100％。
'顶盖+X向垂直振动越限比'＝'顶盖+X向垂直振动'/'顶盖+X向垂直振动正常范围上限'*100％；
(9)转轮裂纹判定逻辑计算及告警输出：
91)“'水导+X向摆度越限比'≥100％”、“'水导+X向摆度越限比'≥100％”满足其中任意一个条件。
92)“'顶盖+X向水平振动越限比'≥100％”、“'顶盖-Y向水平振动越限比'≥100％”、“'顶盖+X向垂直振动越限比'≥100％”满足其中任意两个条件。
93)当91)、92)同时满足时，“转轮裂纹预警”标记置为1。
94)当“转轮裂纹预警”单日超过5次以上时，判定为水轮机转轮有贯穿性转轮裂纹或掉块。
应用实例
本实例对小湾1号机水轮机转轮监测指标进行监测和评估。
信息系统采集了1号机组有功功率、1号机组水头、1号机组导叶开度、1号机组水导+X向摆度峰峰值、1号机组水导-Y向摆度峰峰值、1号机组顶盖+X向水平振动峰峰值、1号机组顶盖-Y向水平振动峰峰值、1号机组顶盖+X向垂直振动峰峰值时间序列数据。
该机组额定有功功率700MW，在不停机检查的情况下，对2019年11月至2020年11月转轮裂纹情况进行监测和评估，步骤如下：
(1)在水轮发电机顶盖位置安装顶盖+X方向水平振动监测传感器、顶盖-Y方向水平振动监测传感器、顶盖+X方向垂直振动监测传感器；在水导轴承位置安装水导+X摆度监测传感器、水导-Y向摆度监测传感器。
(2)获取2018年10月～2020年11月数据，包含：1号机组有功功率、1号机组水头、1号机组导叶开度、1号机组水导+X向摆度峰峰值、1号机组水导-Y向摆度峰峰值、1号机组顶盖+X向水平振动峰峰值、1号机组顶盖-Y向水平振动峰峰值、1号机组顶盖+X向垂直振动峰峰值见表1(部分显示)。
要求数据波动幅度大于5％以上时，数据采集设备要将数据进行采集和存储，时间坐标一致，时间精确到分钟及以上。
表1
(2)数据筛选：选出1号机组有功功率≥490MW的数据(70％额定有功功率)，其余数据删除；
(3)工况分段：数据按机组水头、导叶开度两个工况指标分段：
31)按“1号机组水头”分为20段，增加1列命名为“1号机组水头_BIN”，按表2上下限范围分别标记为[1,2,3....20]；
表2
1号机组水头_BIN
下限
上限
1
≥156.625
<160.621075
2
≥160.621075
<164.61715
3
≥164.61715
<168.613225
4
≥168.613225
<172.6093
5
≥172.6093
<176.605375
6
≥176.605375
<180.60145
7
≥180.60145
<184.597525
8
≥184.597525
<188.5936
9
≥188.5936
<192.589675
10
≥192.589675
<196.58575
11
≥196.58575
<200.581825
12
≥200.581825
<204.5779
13
≥204.5779
<208.573975
14
≥208.573975
<212.57005
15
≥212.57005
<216.566125
16
≥216.566125
<220.5622
17
≥220.5622
<224.558275
18
≥224.558275
<228.55435
19
≥228.55435
<232.550425
20
≥232.550425
<＝236.5465
32)“1号机组导叶开度”分为20段，增加1列命名为“1号机组导叶开度_BIN”，按表3上下限范围分别标记为[1,2,3....20]；
表3
1号机组导叶开度_BIN
下限
上限
1
≥38.77721
<41.6637235
2
≥41.6637235
<44.550237
3
≥44.550237
<47.4367505
4
≥47.4367505
<50.323264
5
≥50.323264
<53.2097775
6
≥53.2097775
<56.096291
7
≥56.096291
<58.9828045
8
≥58.9828045
<61.869318
9
≥61.869318
<64.7558315
10
≥64.7558315
<67.642345
11
≥67.642345
<70.5288585
12
≥70.5288585
<73.415372
13
≥73.415372
<76.3018855
14
≥76.3018855
<79.188399
15
≥79.188399
<82.0749125
16
≥82.0749125
<84.961426
17
≥84.961426
<87.8479395
18
≥87.8479395
<90.734453
19
≥90.734453
<93.6209665
20
≥93.6209665
<＝96.50748
34)1号机组水头_BIN、1号机组导叶开度_BIN任意一种组合计为一种工况，如：[1号机组水头_BIN、1号机组导叶开度_BI N]＝[1,5]为一种工况，一共有400种工况。
(4)将数据分为样本数据集、监测数据集：确定2019年11月以后为监测数据集，则2018年11月～2019年10月数据为样本数据集；
(5)对样本数据集进行数据清洗，得出有效样本数据集；
51)计算每一种工况下，样本数据集中顶盖+X向水平振动峰峰值、顶盖-Y向水平振动峰峰值、顶盖+X向垂直振动峰峰值、水导+X摆度峰峰值、水导+Y向摆度峰峰值5个监测指标的第一个四分位和第三个四分位；第一个四分位记为振动摆度_FirstQuartile，第三个四分位记为：振动摆度_ThirdQuartile；
52)计算异常上限：
振动摆度异常上限＝振动摆度_ThirdQuartile+1.5*(振动摆度_ThirdQuartile-振动摆度_FirstQuartile)；
53)计算异常下限：
振动摆度异常下限＝振动摆度_FirstQuartile-1.5*(振动摆度_ThirdQuartile-振动摆度_FirstQuartile)。
计算异常上限和下限后，得出结果如表4(部分显示)。
表4
54)删除样本数据集中高于异常上限，或低于异常下限的数据，得出有效样本数据集。
(6)对有效样本数据集进行计算，得出顶盖+X向水平振动峰峰值、顶盖-Y向水平振动峰峰值、顶盖+X向垂直振动峰峰值、水导+X摆度峰峰值、水导+Y向摆度峰峰值正常范围上限；
61)计算每一种工况下，有效样本数据集中，振动摆度的最大值、算数平均数。
63)计算每一种工况下，振动摆度正常范围上限：正常范围上限＝最大值+0.25*算数平均数。计算结果如表5(部分显示)。
表5
(7)将正常范围上限写入监测数据集：
监测数据集增加5列数据列：水导+X向摆度正常范围上限、水导-Y向摆度正常范围上限、顶盖+X向水平振动正常范围上限、顶盖-Y向水平振动正常范围上限、顶盖+X向垂直振动正常范围上限，对照工况标记，将第(6)步计算结果填入监测数据集；
(8)计算水导+X向摆度、水导-Y向摆度、顶盖+X向水平振动、顶盖-Y向水平振动、顶盖+X向垂直振动越限比：
'水导+X向摆度越限比'＝'水导+X向摆度峰峰值'/'水导+X向摆度正常范围上限'*100％；
'水导-Y向摆度越限比'＝'水导-Y向摆度峰峰值'/'水导-Y向摆度正常范围上限'*100％；
'顶盖+X向水平振动越限比'＝'顶盖+X向水平振动'/'顶盖+X向水平振动正常范围上限'*100％；
'顶盖-Y向水平振动越限比'＝'顶盖-Y向水平振动'/'顶盖-Y向水平振动正常范围上限'*100％。
'顶盖+X向垂直振动越限比'＝'顶盖+X向垂直振动'/'顶盖+X向垂直振动正常范围上限'*100％；
计算结果如表6(部分显示)。
表6
(9)转轮裂纹判定逻辑计算及告警输出：
91)“'1号机组水导+X向摆度越限比'≥100％”、“'1号机组水导+X向摆度越限比'≥100％”满足其中任意一个条件。
92)“'1号机组顶盖+X向水平振动越限比'≥100％”、“'1号机组顶盖-Y向水平振动越限比'≥100％”、“'1号机组顶盖+X向垂直振动越限比'≥100％”满足其中任意两个条件。
93)当91)、92)同时满足时，“转轮裂纹预警”标记置为1。
94)当“转轮裂纹预警”单日超过5次以上时，判定为水轮机转轮有贯穿性转轮裂纹或掉块。筛选出“转轮裂纹预警”为1的数据如表7(部分显示)，发现2019年11月17日预警，该机组2020年12月份检修检查发现转轮贯穿性裂纹，进行了焊接处理。2020年7月份第二次预警，2020年12月份机组检修检查确认有贯穿性裂纹。
表7
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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