[發明專利]確定模型水輪機轉輪止漏環空化的聲學方法

無效

• 申請號: 201310384495.8
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103411665A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（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: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;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止漏環空化的聲學方法，其特征是：

1）啟動模型水輪機試驗系統；

2）調整模型水輪機運行工況，使模型水輪機轉輪止漏環處于未空化狀態；

3）保持模型水輪機運行工況穩定，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；

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；

X(k)為對x(n)進行傅立葉變換后的頻譜函數，

WNkn=e-j2πkn/N;]]>

k＝0,1,2,3,4,…，N；

X^*(k)為X(k)的共軛頻譜函數，

6）利用一次分段函數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：

在模型水輪機水聲信號的功率譜中，能量的變化趨勢是連續的，且低頻區域呈現出隨著水聲頻率的升高能量值陡降的趨勢，而在高頻區域能量值隨著水聲頻率的升高而降低的幅度則要小得多，低頻區域與高頻區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來擬合，則該一次分段函數可表示為：

y‾=k0x+b0,x≤xmk1x+b1,x>xm]]>

式中：

是一次分段函數；

x_m是一次分段函數的交點；

k₀、k₁是一次分段函數中一次項的系數；

b₀、b₁是一次分段函數中常數項；

7）采集不同空化系數下的水聲信號

逐步降低模型水輪機的空化系數，在不同的空化系數下重復步驟3）至步驟6），直至模型水輪機轉輪止漏環空化明顯發生；

8）利用測量數據與一次分段函數偏差的平方和確定模型水輪機轉輪止漏環空化：

令任一組測量數據(x_i，y_i)對一次分段函數的偏差為V_i，則有Vi=yi-y‾i,]]>即：

Vi=yi-k0xi-b0,xi≤xmyi-k1xi-b1,xi>xm]]>

假設x_i≤x_m時有n₁個測量數據，x_i＞x_m時有n₂個測量數據，即n₁+n₂＝N，則偏差的平方和Q_i為：

函數與測量數據偏差的平方和Q_i，

模型水輪機轉輪止漏環處發生止漏環空化前，一次分段函數與測量數據偏差的平方和Q_i隨著空化系數的減小呈現出單調下降的趨勢；空化發生后，也呈現出隨著空化系數的減小，一次分段函數與測量數據偏差的平方和Q_i單調下降的規律性，僅僅在空化發生點附近的鄰域U(σ_i),一次分段函數與測量數據偏差的平方和Q_i隨空化系數的變化曲線出現了局部最大值,且該鄰域U(σ_i)內Q_i的局部最大值所對應的位置即為發生模型水輪機轉輪止漏環空化的位置，具體判定方法如下:

假定改變空化系數m次，空化系數及其對應的一次分段函數與測量數據偏差的平方和Q_i按空化系數由小到大的順序分別記為(σ₁,Q₁)，(σ₂,Q₂)，…，(σ_m,Q_m)，其中σ為空化系數，對相鄰空化系數所對應的Q_i值進行求差運算：

d_i＝Q_i+1-Q_i，i＝1,2,…，m-1

式中：

d_i是相鄰空化系數所對應的Q_i值之差

當遠離發生模型水輪機轉輪止漏環空化區域時，d_i>0；

當靠近發生模型水輪機轉輪止漏環空化區域時，d_i<0。此時，減小σ_i至σ_i+1的間隔，并判斷d_i-1是否大于零；

當d_i<0且d_i-1>0時，點(σ_i,Q_i)即為模型水輪機轉輪止漏環空化發生的位置，

9）關閉模型水輪機試驗系統。