[发明专利]一种水轮机压力脉动分析方法、装置、设备及存储介质

说明书

本说明书提供一种水轮机压力脉动分析方法、装置、设备及存储介质，该方法包括采集水轮机在预设负荷下的压力脉动信号，并基于压力脉动信号获得压力脉动信号总能量；将压力脉动信号分解为多个分别代表不同模态的IMF分量；对分解得到的各IMF分量分别进行频率特征分析，得到各IMF分量的频率特征；根据各IMF分量的频率特征，分别将各IMF分量划分至预先构建的不同频率带中；计算各频率带的IMF分量总能量及IMF分量总能量占压力脉动信号总能量的比值，获得在预设负荷下水轮机的压力脉动多维频带能量占比特征。该方法实现对水轮机压力脉动信号幅值、频率特征的提取，展示不同频带压力脉动对总体压力脉动幅值增大的贡献率，分析在不同负荷下的表现特性。

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及水轮机状态监测技术领域，尤其涉及一种水轮机压力脉动分析方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

传统的水轮机压力脉动信号分析往往采用FFT进行频谱分析，但是实测尾水管压力脉动信号具有明显的非线性非稳态特征，FFT针对此类信号具有不适应性。在水轮机压力脉动时频分析方面，经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)是一种新型的时频分析法，具有自适应地滤波特性和多分辨率特性，在很多其他非线性研究领域得到了广泛应用，但在分解过程中常会出现模态混叠的现象。

以上频域或时频分析方法只是对水轮机压力脉动频率成分及幅值特征进行提取，无法满足对水轮机压力脉动的工况特征进行分析，也无法较好地分析压力脉动对机组稳定性的影响机制。

发明内容

有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种水轮机压力脉动分析方法、装置、设备及存储介质，以解决传统信号处理方法既无法满足对水轮机压力脉动的工况特征进行分析，并且也无法较好地分析压力脉动对机组稳定性的影响机制的问题。

基于上述目的，本说明书一个或多个实施例第一方面提供了一种水轮机压力脉动分析方法，所述方法包括：采集水轮机在预设负荷下的压力脉动信号，并基于所述压力脉动信号获得压力脉动信号总能量；将所述压力脉动信号分解为多个分别代表不同模态的IMF分量；对分解得到的各IMF分量分别进行频率特征分析，得到各IMF分量的频率特征；根据各IMF分量的频率特征，分别将各IMF分量划分至预先构建的不同频率带中；计算各频率带的IMF分量总能量及所述IMF分量总能量占所述压力脉动信号总能量的比值，获得在所述预设负荷下所述水轮机的压力脉动多维频带能量占比特征。

可选地，所述压力脉动信号的采集位置包括无叶区、导叶进出口、蜗壳进口、顶盖下、尾水管进口、进人门、肘管和尾水管出口中的一种或多种。

可选地，所述将所述压力脉动信号分解为多个分别代表不同模态的IMF分量，包括：将所述压力脉动信号采用EEMD自适应分解为残余分量与多个分别代表不同模态的IMF分量；分解后的压力脉动信号表示公式如下所示：

其中，y(t)表示压力脉动信号，IMF_i(t)表示分解得到的本征模态函数分量，r_n(t)表示分解残余分量，t表示时间，n表示分解得到的IMF分量个数。

可选地，所述对分解得到的各IMF分量分别进行频率特征分析，得到各IMF分量的频率特征，包括：采用Hilbert边际谱对分解得到的各IMF分量分别进行频率特征分析，得到各IMF分量的频率特征；

其中，对各IMF分量进行Hilbert变换，表达式如下：

其中，h(IMF_i(t))表示对第i个IMF分量进行Hilbert变换后结果，τ为Hilbert变化过程中时间尺度，t为时间；

结合各IMF分量自身构建解释信号，表达式如下：