[發明專利]貫流式水輪機尾水管同步壓力脈動的識別方法

在審

• 申請號: 202211268069.3
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115573846A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 馮建軍;李天舒;朱國俊;羅興锜;吳廣寬
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: F03B11/00
• 分類號: F03B11/00;F03B15/00;G06F17/14
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 許志蛟

本發明公開了一種貫流式水輪機尾水管同步壓力脈動的識別方法，在尾水管外側同一截斷面上安裝有3個壓力脈動傳感器，通過對貫流式水輪機尾水管壓力脈動信號進行變分模態分解和時頻分析識別出其同步壓力脈動；通過本發明能夠識別出貫流式水輪機尾水管壓力脈動中的同步壓力脈動，為水輪機設計階段避免運行過程中同步壓力脈動的出現提供依據。

技術領域

本發明屬于水輪機技術領域，涉及一種貫流式水輪機尾水管同步壓力脈動的識別方法。

背景技術

水電作為主要的可再生清潔能源，需要進行大規模、多途徑開發以確?！半p碳”目標的實現。在水電未來的發展中，低水頭水能資源逐漸成為了水電開發的重點方向。貫流式水輪機是低水頭水能資源開發的主力機型，其運行穩定性對于提升能源開發效率有著重要意義。壓力脈動是反映水輪機穩定性的主要指標，同步壓力脈動更是引起機組內部水體共振進而造成水輪機穩定性災變的重要因素。目前，對于貫流式水輪機尾水管同步壓力脈動的關注較少，尚缺乏一種可以迅速、準確識別出尾水管中同步壓力脈動的方法，以避免尾水管同步壓力脈動引發的水輪機內部水體共振。

發明內容

本發明的目的是提供一種貫流式水輪機尾水管同步壓力脈動的識別方法，通過該方法能夠識別出貫流式水輪機尾水管壓力脈動中的同步壓力脈動，為水輪機設計階段避免運行過程中同步壓力脈動的出現提供依據。

本發明所采用的技術方案是，貫流式水輪機尾水管同步壓力脈動的識別方法，具體包括如下步驟：

步驟1，啟動水輪機壓力脈動信號采集試驗系統；

步驟2，獲取同一橫斷面上三組尾水管壓力脈動時序信號；

步驟3，對步驟2獲取的壓力脈動信號進行濾波和變分模態分解，獲取信號分量；

步驟4，分別計算步驟3中各信號分量的能量及各信號分量與分解前低頻信號的相關性系數，提取出信號能量與相關性系數最高的信號分量作為壓力脈動信號的主要分量；

步驟5，通過連續小波變換對步驟4中得到的壓力脈動主要分量進行時頻分析，提取出壓力脈動同步、同頻增強的信號分量；

步驟6，根據相關性系數判斷步驟5提取出的信號分量的波形相位是否相同，根據判斷結果確定該信號分量是否為尾水管壓力脈動中的同步壓力脈動。

本發明的特點還在于：

步驟2的具體過程為：

通過壓力脈動傳感器采集同一橫斷面上的三處尾水管壓力脈動信號，經數據采集系統將壓力脈動信號發送到控制臺，得到同一橫斷面上三組尾水管壓力脈動時序信號X₁(t)、X₂(t)、X₃(t)。

步驟3的具體過程為：

將步驟2得到的三組壓力脈動信號X₁(t)、X₂(t)、X₃(t)輸入低通濾波器得到低頻信號x₁(t)、x₂(t)、x₃(t)，經傅里葉變換得到信號頻域分布后分別進行變分模態分解，得到三組信號分量IMF_1a(t)、IMF_1b(t)…IMF_1k(t)，IMF_2a(t)、IMF_2b(t)…IMF_2k(t)，IMF_3a(t)、IMF_3b(t)…IMF_3k(t)。

步驟4的具體過程為：