[发明专利]基于快速包络谱峭度的水轮机空化状态在线评价方法

说明书

本发明涉及一种基于快速包络谱峭度的水轮机空化状态在线评价方法，包括以下步骤：步骤S1：采集水轮机原始的空化信号；步骤S2:根据快速包络谱峭度计算最优带通滤波器;步骤S3:采用最优带通滤波器进行带通滤波，获得冲击脉冲信号波形；步骤S4:采用数字包络解调求解冲击脉冲包络波形；步骤S5:通过对包络信号的识别可以获得冲击脉冲的数量、每个冲击脉冲的时间宽度以及脉冲的幅值大小；步骤S6:积分计算单位时间累计脉冲冲击能量和统计单位时间冲击脉冲密度；步骤S7:根据单位时间累计脉冲冲击能量和统计单位时间冲击脉冲密度，得到水轮机空化状态的评价。本发明利用冲击脉冲的密度、冲击能量强度在线实现对转轮空化发展程度的评价。

技术领域

本发明涉及水轮机空化状态评价领域，具体涉及一种基于快速包络谱峭度的水轮机空化状态在线评价方法。

背景技术

水轮机是水力发电机组中的关键换能单元，其工作状况会直接影响整个水电机组的运行状况。对于水轮机来说，空化空蚀是不可避免的一种破坏现象。水流流经过流部件表面，再局部会发生空化而后产生轻微的空蚀，进而会形成蜂窝状的空蚀，甚至发展到叶片穿孔或掉边，会严重威胁到机组的安全运行。空蚀空化是导致水轮机运行效率下降、结构破坏以及使机组寿命缩短的主要因素之一。

因此，根据空化发生的机理以及信号特征，设计合理准确的空化状态评价方法对水轮机的安全运行和检修决策有着重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于快速包络谱峭度的水轮机空化状态在线评价方法，以安装在水水轮机上的可宽频超声传感器测量到的超声空化信号为基础，通过对实时空化数据的自动化分析检测，实现对转轮空化状态的实时在线评价。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于快速包络谱峭度的水轮机空化状态在线评价方法，包括以下步骤：

步骤S1：采集水轮机原始的空化信号；

步骤S2:根据快速包络谱峭度计算最优带通滤波器；

步骤S3:根据原始的空化信号，采用最优带通滤波器进行带通滤波，获得冲击脉冲信号波形；

步骤S4:根据得到的冲击脉冲信号波形，采用数字包络解调求解冲击脉冲包络波形；

步骤S5:根据冲击脉冲包络波形，通过对包络信号的识别可以获得冲击脉冲的数量、每个冲击脉冲的时间宽度以及脉冲的幅值大小；

步骤S6:积分计算单位时间累计脉冲冲击能量和统计单位时间冲击脉冲密度；

步骤S7:根据单位时间累计脉冲冲击能量和统计单位时间冲击脉冲密度，得到水轮机空化状态的评价。

进一步的，步骤S2具体为：

步骤S21：假定信号如下：

y(t)＝∫e^jωtH(t,ω)dx(ω) (1)

式中：H(t,ω)为被分析信号x(t)的时频复包络，采用快速傅里叶变换计算得到；

步骤S22:根据谱的阶矩定义，谱峭度表示如下：

式中：C_4y(ω)为信号y(t)的四阶谱累积量，S(ω)为谱瞬时矩；

步骤S23:采用快速谱峭度算法，计算每个频率带下的时域信号的峭度值，将最大的峭度值对应的频率带B(F_c,ΔB_w)作为最优的频率带，得到最优的带通滤波器。

进一步的，所述快速谱峭度算法具体为：