[发明专利]一种基于频域驼峰识别的轴流压气机旋转失速预警方法

摘要

本发明公开了一种基于频域驼峰识别的轴流压气机旋转失速预警方法，该方法通过持续动态压力信号采集，利用快速傅里叶变换持续计算一个压气机旋转周期内的压力信号的频谱，计算频谱对应的特征驼峰判别因子C_h，通过将特征驼峰判别因子C_h与检测阈值C_hstall进行比较，判断压气机是否靠近旋转失速边界。轴流压气机旋转失速预警方法所定义的特征驼峰判别因子C_h具有明确的物理意义，用于实时在线检测先于旋转失速出现的频域驼峰，从而在压气机工作状况接近旋转失速边界时就发出预警，预警方法可靠。轴流压气机旋转失速预警方法只需要单一的信号传感器，采用快速傅里叶变换，中间过程少且计算速度快，并为主动控制提供充足的响应时间。

主权项

1.一种基于频域驼峰识别的轴流压气机旋转失速预警方法，其特征在于包括以下步骤:步骤1.持续采集压气机动态压力信号，其中动态压力传感器垂直安装于壁面孔内，且采样频率fs大于叶片通过频率BPF的15～25倍；步骤2.每间隔一个旋转周期计算一次动态压力信号的频谱:采集并存储窗口长度为N的动态压力信号，并利用快速傅里叶变换得到其频谱；其中，窗口长度N至少包含一个转子周期的信号；信号快速傅里叶变换由以下公式实现:其中，x(n)表示当前窗口内的动态压力信号，X(k)表示信号的离散频谱，k为离散频率的序号，f为信号的实际频率；步骤3.利用步骤2得到的频谱，计算当前窗口内的特征驼峰判别因子Ch:其中，X(f)为信号的连续频谱，X(k)为离散频谱，f为频率，m为频域分段因子，0～mBPF为特征驼峰出现的频段；k1是BPF对应的离散频率序号；k2是mBPF对应的离散频率序号；由Parseval定理可知，Ch表示信号在0～mBPF和0～BPF频段所具有的能量之比；一旦特征驼峰出现，0～mBPF频段的信号能量升高，使得Ch增大；步骤4.利用检测阈值Chstall判断压气机工作状态；若某一时刻计算出的Ch>Chstall，则证明频域驼峰出现，发出失速警报；否则，判定压气机稳定工作；在不同压气机转速下，选取不同的检测阈值Chstall和频域分段因子m。