1 采购条件

根据有关计划安排，我单位拟进行 宽负荷运行混流式水轮机转轮损伤机理、试验方法与监测技术研究 科研项目采购，项目已获批准，项目资金来源 自有资金 ，采购人为中国长江电力股份有限公司。项目已具备采购条件，现对该项目进行竞争性谈判采购。

2 项目概况与采购范围

2.1 项目概况

水轮发电机组在运行过程中，转轮室内部运行情况复杂，通过现有测点难以反映转轮运行的真实状态。转轮作为水能转换为机械能的核心部件，通常可能受到动静干涉、卡门涡、尾水涡带、周期性脱流等水力激振力作用，该类交变载荷易造成叶片疲劳裂纹或断裂，导致被迫停机，严重影响了机组的安全、高效运行。国内外对转轮动应力研究主要集中在理论分析、实际测量和数值模拟三方面。随着计算流体动力学、结构力学有限元法和流固耦合分析的快速发展，为转轮损伤机理的数值解析创造了条件。宽负荷运行水轮机转轮损伤机理研究是了解转轮损伤故障特性，并进行转轮损伤防治的重要基础。常规水电站转轮损伤监测系统仅通过单一的方式定性的关注某一种特定的损伤且不能发现已发生的损伤，难以满足巨型水轮机最优运维要求。因此，在实时水轮机损伤监测过程中，考虑宽负荷运行混流式水轮机多维监测，针对监测信号获取水轮机真实状态信息，将机理研究、现场测试与监测系统结果相结合是水轮机损伤防治的必经之路。

本项目针对大型水电站在非最优工况和低负荷运行场景，以宽负荷运行引发的混流式水轮机损伤机理为研究目标，综合利用数值仿真、流固耦合分析、转子动力学、多目标优化等技术手段，研究水轮机不同负荷工况运行下转轮结构响应与疲劳过程；通过流固耦合计算建立转轮外特性与水轮机运行状态的关联；通过对转轮运行状态的科学评估，避免因转轮裂纹等损伤出现事故扩大情况，同时为机组运行优化和检修策略提供技术支撑。

由于目前存在的转轮设计、制造以及运行方式等问题，导致水轮机转轮容易发生裂纹、空蚀等损伤，极大地降低了机组的效率与安全稳定性，使得水轮机检修频繁，难以维持正常运行，并造成巨大的经济损失。因此，为了提高机组的运行稳定性，提高电站整体经济效益，拟开展探究宽负荷运行混流式水轮机转轮损伤机理，形成具有自主知识产权的水轮机转轮损伤试验方法，并搭建水轮机转轮损伤监测系统。

2.2 采购范围

2.2.1项目主要内容

课题一：宽负荷运行混流式水轮机转轮损伤机理仿真与试验方法

非最优工况和低负荷运行引发的混流式水轮机损伤成为巨型机组安全稳定与经济运行迫切需要解决的关键难题。课题一围绕水轮机转轮损伤机理，按照以下五个方向展开。

（1）基于流固耦合理论的水轮机全流道数值仿真

考虑到水轮机内部流动复杂性，基于无粘性理想流体假设，以流体运动控制方程（连续性方程、动量方程、能量方程）为基础，综合考虑计算量、结果稳定性以及精度等多方面因素，研究适用于本项目的湍流模型。采用有限体积法建立水轮机三维全流道高精度数值模型，开展计算区域网格划分的离散方案研究，分别进行各计算流道区域的网格划分。开展水轮机全流道的全三维CFD数值计算仿真研究，基于有限元法分别对转轮进行静力分析与干湿模态分析，探究其静力特性以及各阶固有频率、振型、危险点等动态特性。基于仿真结果，利用Lagrange和Euler流固耦合方法，详细分析水轮机转轮总变形量、等效应变、等效应力等，对比不同运行工况下的转轮变形情况，分析转轮易变形的位置以及出现变形的原因，并研究在典型过渡过程下的水轮机转轮动应力时空演化规律。

（2）水轮机真机动应力试验分析

基于最新的遥测技术，搭建宽负荷运行混流式水轮机转轮叶片应力测量系统。设计测量传感器表面布线及防护方案。以测试系统为基础，对（1）中有限元仿真结果进行验证，还可测试出有限元无法计算的各种非正常运行工况的应力，完成水轮机组在变转速、变励磁和变负荷等稳定工况以及开停机、升降负荷、甩负荷等瞬变工况下转轮静动应力水平测试；对测得的试验数据进行详细分析，包括动应力和静应力的分析，动应力与压力脉动的关系，动应力与静应力的关系。重点研究各工况各测点应力在空间上的分布，分析转轮叶片动、静态应力最大和最危险的区域。

（3）宽负荷运行下水轮机转轮模型裂纹损伤模拟

由于传统有限元单元无法准确模拟转轮结构部件因初始缺陷与微观裂纹造成的应力集中，研究采用裂纹尖端应力场交互积分方法求解应力强度因子并描述裂纹尖端的力学行为。针对现有混流式水轮机模型试验台建立其等比例三维模型，进行多种稳态以及开关机、甩负荷等暂态工况的全流道耦合仿真，获取模型试验台的全流道压力与叶片动应力应变数据，基于局部应力应变疲劳损伤理论并考虑结构塑性变形，探究转轮部件裂纹萌生寿命的计算方法。在此基础上利用断裂力学理论并通过有限元数值方法，对最先发生裂纹的关键部位进行三维裂纹扩展演化分析，确定转轮裂纹的扩展速度、方向以及结构在当前裂纹长度下的剩余寿命。考虑到水轮机运行过程中水-机-电-热多物理场耦合与泥沙、浮冰等外部环境作用，机组劣化过程十分复杂，针对水轮机转轮模型开展劣化评估研究，基于自调节层次分析法融合多个关键测点性能劣化信息，构建转轮模型的性能劣化曲线。

（4）基于模型实验台的转轮损伤试验及分析

基于现有试验台进行水轮机组劣化试验，采取连续跟踪采集劣化数据的方式，研究建立转轮在一定含沙量、受不平衡力、轴承油温过高等情况下的近似劣化模型。开展水电机组运行期间转轮部件处于正常状态以及多种损伤状态下不同负荷的稳态以及开关机、甩负荷等暂态工况下的模型试验，并基于劣化试验分析水头、流量等运行参数对水轮机转轮的劣化影响。基于模型试验的到的水轮机转轮各状态下的应力应变幅值以及均值随时间分布曲线和裂纹演化规律对前文中提到的模拟仿真进行模型层面的校验，并验证其精度。同时利用试验台数据进行基于二维应力-强度干涉模型的转轮在不同运行工况下的叶片疲劳损伤裂纹预测。

（5）宽负荷运行下水轮机转轮真机裂纹损伤模拟

采用各稳态与开关机、甩负荷等暂态过程下流固耦合仿真所得转轮叶片动应力与流道压力脉动等时域数据，判断转轮易产生裂纹的位置。并利用有限元数值方法，对最先发生裂纹的关键部位进行三维裂纹扩展演化分析，结合Paris裂纹扩展速率公式与最大拉伸应力准则，模拟出各工况下转轮裂纹的扩展速度以及在当先裂纹长度下的剩余寿命。根据电站实际运维记录与故障汇编，结合前述真机数值模拟结果与监测数据，剖析转轮劣化过程的特征与表现，建立真机转轮性能劣化曲线。

课题二：水轮机转轮损伤监测系统研发

由于水轮机尺寸巨大、结构复杂且转轮在水下带压封闭环境中旋转运动，这给损伤监测带来巨大挑战。课题二围绕水轮机转轮损伤监测的研究，按照以下三个方向展开。

（1）水轮机转轮损伤多维监测原理研究

考虑水轮机转轮空化、裂纹等损伤过程信号频段宽、特征不明显，设计多信息方法融合的损伤信号采集策略；研究声学、振动多物理层融合感知的损伤信号采集方法，提升信号采集质量；针对传感器布设过程中的成本限制及面临的异质传感器共生部署的问题，设计多物理场环境下多类型传感器布设方案，实现对水轮机转轮监测信号的最优覆盖。

（2）水轮机转轮损伤监测信号处理方法研究

研究水轮机转轮早期微弱故障信号降噪与信号增强理论及方法，建立能有效提取蕴含关键信息的特征信号选频模型，获取高信噪比、包含关键故障信息的有效信号；针对现存的深度训练困难、数据不平衡影响等问题，以多种浅层模式识别模型为基础，建立基于深度级联网络的特征提取模型，获取反映系统突变性、趋势性等的混合特征；推求特征参量的最优报警阈值自适应率定方法，实现转轮损伤状态的监测。

（3）水轮机转轮损伤监测系统研发

针对水电站全厂机组的运行环境与特点，研究水电机组多维信号采集方法，设计水轮机转轮损伤状态在线监测数据平台体系结构；基于面向服务架构的设计思想，研发信号采集与分析的交互与系统管理，研究转轮非平稳信号处理、转轮损伤识别和动态报警阈值制定等监测系统核心功能，设计实时数据库及数据通信接口与协议，完成转轮损伤监测系统开发。

2.2.2 计划服务期

本合同计划工期共24个月，受托人需在签订合同之日起24个月内完成所有项目内容。

（1）技术路线研究阶段。受托人应在合同签订后2个月内将技术实施路线研究分析报告送委托人审核。

（2）计算研究阶段。受托人应在合同签订后13个月内完成项目所有计算研究内容。

（3）试验研究阶段。受托人应在合同签订16个月内完成项目所有试验研究内容。

（4）设计研究阶段。受托人应在合同签订20个月内完成项目所有设计研究内容。

（5）评审和验收阶段。合同签订后23个月内完成项目成果评价和项目研究报告。

合同签订后24个月内完成项目验收；受托人应于成果评价前10个工作日将专家名单报委托人审核；受托人应在项目验收前10个工作日按合同要求准备好全部验收资料并交委托人审核。

3 报价人资格要求

3.1 报价人应同时具备以下资格条件：

（1）具有独立法人资格；

（2）业绩要求：2018年01月01日至报价截止时间（以合同签订时间为准），具有2个及以上水轮发电机组数值仿真或水轮发电机组水力试验或水轮发电机组状态监测及优化控制方向的国家级课题（需提供课题立项通知书或正式批文等证明材料），或2个及以上单机容量不低于700MW的水轮发电机组数值仿真或水轮发电机组水力试验或水轮发电机组状态监测及优化控制的项目业绩（需提供合同扫描件等证明材料，包含但不限于合同签订页及合同主要内容）；

（3）人员要求：项目负责人应具有副高级及以上职称，且具有水轮发电机组数值仿真或水轮发电机组水力试验或水轮发电机组状态监测及优化控制的业绩；

（4）其他要求：具有水轮发电机组数值仿真或水轮发电机组水力试验或水轮发电机组状态监测及优化控制领域的省部级及以上科研平台；

（5）信誉要求：未处于中国长江三峡集团有限公司限制投标的专业范围及期限内。

3.2 采购人不接受两个或两个以上公司（企业）法人组成的联合（营）体的报价。

3.3 报价人不能作为其它报价人的分包人同时参加报价。单位负责人为同一人或者存在控股、管理关系的不同单位，不得参加同一标段报价或者未划分标段的同一采购项目报价。

3.4 各报价人均可就本采购项目的 1 个标段进行报价。

4 采购文件的获取

4.1 通过中国长江三峡集团有限公司电子采购平台（https://eps.ctg.com.cn/)发出电子版采购文件，不再发出纸质采购文件，采购文件发出时间以项目发布时间为准。凡参与本项目报价的供应商报名截止时间： 2023 年 9 月 27 日 17 时30分（北京时间）。

4.2有意向的潜在报价人须登录中国长江三峡集团有限公司电子采购平台（网址：https://eps.ctg.com.cn/，以下简称“电子采购平台”，服务热线电话：(010)********，工作时间为法定工作日8:30-12:00，13:30-18:00）进行免费注册成为注册供应商，在采购文件规定的报名截止时间内通过电子采购平台点击“报名”提交申请。

4.3 若超过采购文件报名截止时间则不能在电子采购平台相应标段点击“报名”，将不能获取未报名标段的采购文件，也不能参与相应标段的报价，未及时按照规定在电子采购平台报名的后果，由报价人自行承担。

5 报价文件的递交

6.1 报价文件递交截止时间（报价截止时间，下同）： 2023 年 10 月 12 日 9 时00分（北京时间）；本次报价采用第 （1） 种报价方式：

（1）在线递交：报价截止时间前，通过中国长江三峡集团有限公司电子采购平台（https://eps.ctg.com.cn/)进行网上报价、在线递交电子版报价文件；

（2）离线递交：报价截止时间前，通过中国长江三峡集团有限公司电子采购平台（https://eps.ctg.com.cn/)进行网上报价、在线递交电子版报价文件，并递交纸质版报价文件，纸质报价文件递交地址： / 。报价截止时间前，电子报价与纸质报价文件递交均需完成。

6.2 在报价截止时间前，有以下情形之一的，采购人不予受理：（1）网上提交的报价文件未成功上传至电子采购平台；（2）现场递交的报价文件未送达到指定地点。

6 联系方式

采 购 人： 中国长江电力股份有限公司

联 系 人： 张先生

电 话： 152*****141

电子邮箱： zhang_quanen@ctg.com.cn

技术联系人： 魏先生

电 话： 152*****537

监督部门： 中国长江电力股份有限公司经营管理部

电 话： 027-********

采购人： 中国长江电力股份有限公司 (盖单位章)

2023 年 9 月 23 日