[发明专利]综合振动测试和压力脉动测试的水轮机空化初生判定方法

说明书

本发明公开了一种综合振动测试和压力脉动测试的水轮机空化初生判定方法，通过采集水轮机在不同工况下的振动速度和压力脉动信号，首次提出利用振动速度与压力脉动信号幅值一阶差分ΔA_i和ΔB_i随空化系数σ的变化情况来判断空化初生的方法。水轮机未发生空化时，振动速度与压力脉动信号幅值一阶差分ΔA_i和ΔB_i随空化系数σ的降低缓慢增加；当空化刚开始出现时，水轮机中的微量气泡起到一个缓冲作用，减轻了水流对水轮机壁面的撞击，导致振动速度和压力脉动信号幅值较低，而当空化进一步严重时，水轮机的振动与压力脉动会加剧，所以能够通过振动测试和压力脉动测试来寻找到空化初生点。

技术领域

本发明属于水轮机技术领域，涉及一种综合振动测试和压力脉动测试的水轮机空化初生判定方法。

背景技术

水能作为一种清洁高效的可再生能源在我国可再生能源事业的发展中是极为重要的，而水轮机是水电开发的核心机械装备，在其运行的过程中，空化是危害水轮机稳定性的因素之一。空化是一种因液体内部局部压力降低，低于液体饱和蒸汽压后导致空泡形成、发展及溃灭的现象。在空泡发生溃灭时，流体迅速冲击水轮机部件，产生空蚀、发光、振动和噪声等现象，严重时造成水轮机效率降低、部件剥蚀。因此，在水轮机领域，检测空化现象的产生，对于水力发电系统的安全运行有着重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种综合振动测试和压力脉动测试的水轮机空化初生判定方法，采用该方法能够通过振动速度信号和压力脉动信号对水轮机的空化初生进行准确的判定，解决了现有检测方法中判定空化初生准确性不足的问题。

本发明所采用的技术方案是，综合振动测试和压力脉动测试的水轮机空化初生判定方法，具体包括如下步骤：

步骤1，分别采用激光测振仪和压力脉动传感器采集水轮机振动速度和压力脉动信号，获得水轮机的振动速度信号采样后的时间序列x(t)和压力脉动信号采样后的时间序列y(t)；

步骤2，分别对步骤1得到的振动速度信号采样后的时间序列x(t)及压力脉动信号采样后的时间序列y(t)进行截取，得到截取后的振动速度信号时间序列x₁(t)和压力脉动信号y₁(t)；

步骤3，使用低通滤波器对截取的振动速度信号x₁(t)和压力脉动信号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)；

步骤4，重复步骤1-3，得到不同空化系数下的水轮机振动速度信号X＝(x₁(t)，…，x_i(t)，…，x_N(t))和压力脉动信号Y＝(y₁(t),…y_i(t),…y_N(t))；

步骤5，计算不同空化系数下振动速度信号X＝(x₁(t),…x_i(t),…x_N(t))的幅值A_i和压力脉动信号Y＝(y₁(t),…y_i(t),…y_N(t))的幅值B_i；