[发明专利]水轮发电机变转速过程周期性振动冲击信号检测的方法

权利要求书

1.一种水轮发电机变转速过程周期性振动冲击信号检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：采集水轮发电机变转速过程的振动冲击信号数据，即初始振动冲击信号数据；

步骤S2:根据快速包络谱峭度计算获得最优带通滤波器；

步骤S3:根据初始振动冲击信号数据，采用最优带通滤波器进行带通滤波，获得振动冲击信号波形；

步骤S4:采用数字包络解调，求解得到振动冲击信号波形的振动冲击包络波形数据x_e(i)，i＝1,2....n；

步骤S5:根据振动冲击包络波形数据x_e(i)，计算多个脉冲之间的时间间隔：ΔT₁，ΔT₂,…ΔT_l；

其中ΔT_l是第l+1个脉冲和第l个脉冲之间的时间间隔；

步骤S6:根据估算转速，采用最小二乘法估算多项式转速拟合系数；

步骤S7:基于多项式转速拟合系数，采用逐次逼近方法，对振动冲击包络波形数据进行变频率重采样，获取转速拟合系数的最优值；

步骤S8:根据转速拟合系数的最优值，构建拟合转速多项式，对振动冲击包络波形数据进行变频率重采样，获得经整周期采样的振动冲击包络波形数据；

步骤S9:对经整周期采样的振动冲击包络波形数据作快速傅里叶变换，获得频谱；

步骤S10:根据获取的频谱和拟合转速进行故障分析评价。

2.根据权利要求1所述的水轮发电机变转速过程周期性振动冲击信号检测的方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

步骤S21：假定信号如下：

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_4y(ω)为信号y(t)的四阶谱瞬时矩，S_2y(ω)为信号y(t)的两阶谱瞬时矩

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。

3.根据权利要求2所述的水轮发电机变转速过程周期性振动冲击信号检测的方法，其特征在于，所述快速谱峭度算法具体为：

步骤S231:设定初始滤波中心频率F_{i_c}和带通宽度ΔB_{i_w}；

步骤S232:采用按照“1/3-进二”方式逐步分层、分解调整中心频率和带通宽度获得全部带通滤波器下的包络谱峭度,并进一步求得最优的频率带B(F_c,ΔB_w)。

4.根据权利要求1所述的水轮发电机变转速过程周期性振动冲击信号检测的方法，其特征在于，所述步骤S6具体为：

计算获得即时平均转速r₁，r₂，…r_l,其中为估算的机组第l+1周和第l周之间的平均转速；将r₁，r₂，…r_l，l≥4带入式(3)，

r(t)＝a₃t³+a₂t²+a₁t¹+a₀ (3)

并用最小二乘法求解，获得多项式转速拟合系数