[發(fā)明專利]確定模型水輪機轉輪間隙空化的聲學方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310384491.X
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103424260A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設計）人: 趙越
• 申請（專利權）人: 哈爾濱電機廠有限責任公司
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種確定模型水輪機轉輪間隙空化的聲學方法，其特征是：

1）啟動模型水輪機試驗系統(tǒng)；

2）調整模型水輪機運行工況，使模型水輪機轉輪間隙處于未空化狀態(tài)；

3）保持模型水輪機運行工況穩(wěn)定，對水聲信號進行采集；

4）建立模型水輪機水聲信號截取后的時間序列：

x(n)＝s(n)W(n)

式中：

x(n)為模型水輪機水聲信號截取后的時間序列；

s(n)為模型水輪機水聲信號采樣后的時間序列；

W(n)為窗函數(shù)；

5）計算模型水輪機水聲信號的頻譜：

Sxx=2ΔtN|X*(k)X(k)|]]>

式中：

S_xx為模型水輪機水聲信號的功率譜；

Δt為模型水輪機水聲信號的采樣時間間隔；

N為模型水輪機水聲信號的采樣數(shù)；

X(k)為對x(n)進行傅立葉變換后的頻譜函數(shù)，

WNkn=e-j2πkn/N;]]>

k＝0,1,2,3,4,…，N；

X^*(k)為X(k)的共軛頻譜函數(shù)，

6）利用一次分段函數(shù)來表示水聲功率譜中低頻能量與高頻能量的分布趨勢，具體方法如下：

在水輪機水聲信號的功率譜中，能量的變化趨勢是連續(xù)的，且低頻區(qū)域呈現(xiàn)出隨著水聲頻率的升高能量值陡降的趨勢，而在高頻區(qū)域能量值隨著水聲頻率的升高而降低的幅度則要小得多，低頻區(qū)域與高頻區(qū)域之間存在著一個明顯的交界點，將水輪機水聲信號的功率譜中高低頻區(qū)域能量隨水聲頻率的變化趨勢采用最小二乘法擬合的一次分段函數(shù)來擬合，則該一次分段函數(shù)可表示為：

y‾=k0x+b0,x≤xmk1x+b1,x>xm]]>

式中：

是一次分段函數(shù);

x_m是一次分段函數(shù)的交點;

k₀、k₁是一次分段函數(shù)中一次項的系數(shù)；

b₀、b₁是一次分段函數(shù)中常數(shù)項；

7）采集不同空化系數(shù)下的水聲信號;

逐步降低模型水輪機的空化系數(shù)，在不同的空化系數(shù)下重復步驟3）至步驟6），直至模型水輪機轉輪間隙出現(xiàn)明顯的空化現(xiàn)象；

8）確定模型水輪機轉輪間隙空化：

模型水輪機轉輪間隙發(fā)生空化前，一次分段函數(shù)中的b₁隨著空化系數(shù)的減小呈現(xiàn)出單調上升的趨勢；空化發(fā)生后，則呈現(xiàn)出隨著空化系數(shù)的減小，b₁單調下降的規(guī)律性;而一次分段函數(shù)中的b₁最大值處所對應的空化系數(shù)即為模型水輪機轉輪間隙空化初始發(fā)生時的空化系數(shù),具體判定方法如下:

假定改變空化系數(shù)m次，空化系數(shù)及其對應的一次分段函數(shù)中的b₁按空化系數(shù)由小到大的順序分別記為(σ₁,(b₁)₁)，(σ₂,(b₁)₂)，…，(σ_m,(b₁)_m)，其中σ為空化系數(shù)，對相鄰空化系數(shù)所對應的b₁值進行求差運算：

d_i＝(b₁)_i+1-(b₁)_i，i＝2,3,…，m

式中：

d_i是相鄰空化系數(shù)所對應的b₁值之差;

當d_i<0時，表明沒有發(fā)生模型水輪機轉輪間隙空化；

當首次出現(xiàn)d_i>0時，則點(σ_i，(b₁)_i)即為發(fā)生模型水輪機轉輪間隙空化的位置;

9）關閉模型水輪機試驗系統(tǒng)。