[发明专利]一种水轮机转轮振动与压力脉动的关联性测试分析方法

说明书

本发明公开了一种水轮机转轮振动与压力脉动的关联性测试分析方法，采用一种水轮机试验系统，采用本发明提供的分析方法能够有效的获取转轮振动的信号，并对采集的振动速度信号和压力脉动信号进行傅里叶低通滤波和变换，利用特征分解重构得到了振动速度信号和压力脉动信号中的有效成分，再通过互相关分析得到了振动速度信号和压力脉动信号之间的相关性。采用本发明提供的方法不仅能够获取转轮信号，还能够对转轮振动与压力脉动间的相关性进行分析。

技术领域

本发明属于水轮机技术领域，涉及一种水轮机转轮振动与压力脉动的关联性测试分析方法。

背景技术

在我国的水力资源开发利用中，水轮机是重要的水力机械设备，其发挥着不可替代的作用。不过，水轮机在运行的过程中，通常会受到卡门涡列、周期性脱流、尾水管涡带振动、转轮进口的压力波动等因素的影响，容易使水轮机在运行时发生水力激振，对水轮机的稳定运行以及我国的能源生产有着重大影响。在水轮机的运行过程中，转轮的振动与水轮机流道内的压力脉动有着一定的相关性，但是以往的测量方式无法直接有效的获取转轮的振动信号，因而不能准确的说明这两者之间的关联性。所以，开发一种能够获取转轮振动信号的测量方法以及分析转轮振动与压力脉动的方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种水轮机转轮振动与压力脉动的关联性测试分析方法，采用本发明提供的方法不仅能够获取转轮信号，还能够对转轮振动与压力脉动间的相关性进行分析。

本发明所采用的技术方案是，一种水轮机转轮振动与压力脉动的关联性测试分析方法，采用一种水轮机试验系统，包括进水管，进水管内沿水流方向依次设有灯泡体和导叶，导叶连接有转轮，转轮位于转轮室内，转轮室的外侧设置有激光测振仪，进水管的流道表面设置有压力脉动传感器，激光测振仪和压力脉动传感器通过数据电缆连接数据采集卡，数据采集卡连接有控制台；

具体包括如下步骤：

步骤1，启动水轮机试验系统，水流依次经过进水管、灯泡体、导叶、转轮以及尾水管；

步骤2，采用激光测振仪对转轮的振动速度信号进行采集，同步地采用压力脉动传感器对进水管流道内所有测点的压力脉动信号进行采集，并将测量数据通过数据采集卡发送到控制台，得到振动速度信号和管压力脉动信号采样后的时间序列x(t)和y(t)；

步骤3，将步骤2得到的振动速度信号x(t)和压力脉动信号y(t)采样后的时间序列进行截取，得到截取后的时间序列x₁(t)和y₁(t)；

步骤4，使用低通滤波器对截取的原始振动速度信号x₁(t)和原始压力脉动信号y₁(t)进行滤波处理，得到滤波后的振动速度信号x₂(t)和压力脉动信号y₂(t)的时间序列；

步骤5，使用傅里叶变换将滤波后的振动速度信号x₂(t)和压力脉动信号y₂(t)的时间序列的时域信号转变为频率信号；

步骤6，使用特征分解重构方法对傅里叶变换后的振动速度信号和压力脉动信号进行分解及重构；

步骤7，使用互相关函数分析重构后的振动速度信号和压力脉动信号之间的相关性；

步骤8，通过振动速度信号和压力脉动信号之间的相关系数判断两者间相关性的强度。

本发明的特点还在于，

一种水轮机试验系统中，激光测振仪的测点与转轮室对应的位置处水平距离为L，且L的范围为0.5m＜L＜30m。

步骤5中频率信号如下公式(1)、(2)所示：