頻是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速頻率,則檢查該基頻 是否存在較低倍數(shù)的倍頻分量的可能性。
[0036] 例如,葉片數(shù)較少的貫流式、軸流式水輪機(jī)的葉片頻率,由軸承間隙不均勻引起的 間隙壓力脈動或擺動等,都存在產(chǎn)生低倍頻真實壓力脈動的可能性。
[0037] 如既存在某(例如N,N為整數(shù),N= 2, 3,4,…)倍頻成分壓力脈動的真實可能性, 又同時發(fā)現(xiàn)在Nf頻率的分頻幅值A(chǔ)n明顯凸出,通常表現(xiàn)為AN> (Ani+AN+1) /2,甚至AN>ANi(此 處AN、ANi、AN+1分別為基頻f的N倍、N-I倍、N+1倍頻率對應(yīng)的分頻幅值),則可認(rèn)為該N倍 頻是真實倍頻,其余沒有特殊變化(通常表現(xiàn)為A1MnAAPAnJ且該倍頻無明確物理意義 的倍頻分量均為虛假倍頻。例如,在圖3. 3中的貫流式水輪機(jī)壓力脈動曲線中,轉(zhuǎn)速頻率fn =16. 3Hz,是幅值最高的頻率,可視為基頻;該水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)Z= 3,有可能形成實際的 3匕頻率;如3^為虛假倍頻,則1。、2匕和3^所對應(yīng)的倍頻分量幅值之間應(yīng)存在如下關(guān)系: Ai>A2>A3,但實際的3fn幅值A(chǔ)3比2fn幅值A(chǔ)2稍高,說明3f"不是虛假倍頻,2fn是虛假倍頻。
[0038] 與其類似,圖3. 4和圖3. 3是同一工況,匕同樣是轉(zhuǎn)速頻率,是基頻,2fJP3fn所對 應(yīng)的倍頻分量幅值也比較突出,盡管不像圖3. 3那樣A3明顯大于A2,但仍存在A3> (A2+A4) /2 這一關(guān)系,符合前述"4>(^1+^+1)/2"這一要求,說明34是真實倍頻,21是虛假倍頻。
[0039] (2)如果存在比較非常突出的高倍數(shù)整數(shù)倍頻成分,且分頻幅值大幅度高于依次 降低規(guī)律所對應(yīng)的幅值,甚至可能大于基頻幅值,則不管該頻率是否有明確的物理意義,該 頻率也可能高于葉片頻率或其它有明確物理意義的頻率,都應(yīng)視為真實倍頻。
[0040] 例如,如圖5. 1所示的貫流式水輪機(jī)壓力脈動曲線中,轉(zhuǎn)速頻率fn= 16. 2375Hz, 是幅值第三高的頻率,主頻為16fn,而其導(dǎo)葉數(shù)Z。= 16,說明該頻率是真實倍頻。
[0041] 在圖5. 2中,轉(zhuǎn)速頻率fn= 15. 338Hz,分析出的壓力脈動主頻為23fn,盡管23并 非葉片數(shù)(3)、導(dǎo)葉數(shù)(16)或支墩數(shù)(2)等有明確物理意義的整數(shù),但由于FFT對非調(diào)諧波 的虛擬倍頻不可能在如此高的倍頻突出出來,且23fn的幅值遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)速頻率幅值,故認(rèn)為 該23fn是轉(zhuǎn)速頻率的真實倍頻。
[0042] 上述各步驟中,由于本發(fā)明主要針對的是整數(shù)倍倍頻成分的真假辨別。如存在非 整數(shù)倍倍頻成分的分量,不管其頻率高低,也不管其幅值是否比基頻高,都應(yīng)視為真實倍 頻。
[0043] 上述各實施例僅用于說明本發(fā)明,各部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、設(shè)置位置及形狀都是可以 有所變化的,在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別內(nèi)容進(jìn)行的改進(jìn)和等 同變換,均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【主權(quán)項】
1. 一種真假倍頻壓力脈動信號的區(qū)分方法,其特征在于,所述區(qū)分方法步驟如下: 1) 查清水力機(jī)械設(shè)備的基本參數(shù)、測試壓力脈動時的工況參數(shù)以及壓力脈動的測量部 位和測量分析方法; 2) 查找虛假倍頻分量:對照壓力脈動信號的波形和頻譜曲線,排除各種鋸齒波可能 "捏造"出的虛假分量,根據(jù)倍頻情況檢查壓力脈動波形是否會"捏造"出這些頻率,列出疑 似虛假倍頻的頻率清單; 3) 進(jìn)一步證實倍頻分量真假:對照測量壓力脈動波形的工況及水力機(jī)械設(shè)備自身的 物理參數(shù)判斷是否有物理因素會產(chǎn)生所述步驟2)中所列出的疑似虛假倍頻分量,以確定 這些倍頻分量的真假。2. 如權(quán)利要求1所述的一種真假倍頻壓力脈動信號的區(qū)分方法,其特征在于:所述步 驟1)中,所述水力機(jī)械設(shè)備的基本參數(shù)包括轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)Z、活動導(dǎo)葉數(shù)Z。、固定導(dǎo)葉數(shù)Zv; 所述測試壓力脈動時的工況參數(shù)主要是水輪機(jī)或水栗轉(zhuǎn)速n和工頻頻率;所述壓力脈動的 測量分析方法包括采集頻率、采集及分析點(diǎn)數(shù)。3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種真假倍頻壓力脈動信號的區(qū)分方法,其特征在于:所 述步驟2)中,所述查找方法步驟如下: (1) 查找存在倍數(shù)關(guān)系的頻率成分,確定基頻的頻率值f及幅值,并進(jìn)一步查清該基頻 的N倍頻分量的頻率及幅值;N為整數(shù),N= 2、3……; (2) 對存在兩個以上倍頻分量的壓力脈動時域曲線進(jìn)行比較分析,一是判斷該曲線是 否為鋸齒波,如果是則還需要查清該曲線是標(biāo)準(zhǔn)型、急升緩降型還是急降緩升型; (3) 如果FFT分析的頻譜存在基頻f?和其奇數(shù)倍頻成分,且各倍頻分量的幅值依次降 低,而偶數(shù)倍頻成分基本不存在,分析的壓力脈動時域曲線如呈比較標(biāo)準(zhǔn)的對稱鋸齒波,則 判斷奇數(shù)倍倍頻分量為虛假倍頻; (4) 如果FFT分析的頻譜存在基頻f和多個N倍頻成分,且各倍頻分量的幅值依次降 低,分析的壓力脈動時域曲線如呈急升緩降、急降緩升或急升急降鋸齒波,則基本判定各倍 頻分量為虛假倍頻; (5) 如果FFT分析的頻譜存在基頻f和多個N倍頻成分,各倍頻分量的幅值依次降低, 分析的壓力脈動時域曲線如呈急升緩降、急降緩升或急升急降鋸齒波,且個別分量的幅值 比其前一個倍頻的幅值還高,或幅值沒有依次降低,則需進(jìn)一步判斷該倍頻是否是真實倍 頻。4. 如權(quán)利要求3所述的一種真假倍頻壓力脈動信號的區(qū)分方法,其特征在于:所述步 驟(1)中,所述倍頻和基頻的倍數(shù)只要能滿足是基頻的〇. 99~I.Ol整數(shù)倍就認(rèn)為是倍頻 分量。5. 如權(quán)利要求1或2所述的一種真假倍頻壓力脈動信號的區(qū)分方法,其特征在于:所 述步驟3)中,所述倍頻分量真假證實方法如下: (1) 如果存在倍頻成分的壓力脈動的基頻是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速頻率,則檢查該基頻是否 存在較低倍數(shù)的倍頻分量的可能性;如果既存在某N倍頻成分壓力脈動的真實可能性,又 同時在該倍頻時其分頻幅值^明顯凸出,則認(rèn)為該N倍頻是真實倍頻,其余均為虛假倍頻; (2) 如果存在幅值比較突出的高倍數(shù)整數(shù)倍頻成分,且分頻幅值大幅度高于依次降低 規(guī)律所對應(yīng)的幅值,則都應(yīng)視為真實倍頻。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種真假倍頻壓力脈動信號的區(qū)分方法,其步驟為:查清水力機(jī)械設(shè)備的基本參數(shù)、測試壓力脈動時的工況參數(shù)以及壓力脈動的測量部位及測量分析方法;查找虛假倍頻分量,對照壓力脈動信號的波形和頻譜曲線,排除各種鋸齒波可能“捏造”出的虛假分量,根據(jù)倍頻情況檢查壓力脈動波形是否會“捏造”出這些頻率,列出疑似虛假倍頻的頻率清單;對照測量壓力脈動波形的工況及水力機(jī)械設(shè)備自身的物理參數(shù)判斷是否有物理因素會產(chǎn)生之前所列出的疑似虛假倍頻分量,以確定這些倍頻分量的真假。本發(fā)明有效去除了FFT“捏造”出的假倍頻的影響,能更高效直接地保障機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定安全,可以在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動、擺度等類似周期性信號分析領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。
【IPC分類】G01L23/00, G01H17/00
【公開號】CN105222950
【申請?zhí)枴緾N201510598889
【發(fā)明人】徐洪泉, 桂中華, 樊玉林, 王勇, 陸力, 李鐵友, 王萬鵬, 廖翠林, 王武昌, 趙立策, 范小付
【申請人】中國水利水電科學(xué)研究院, 國網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心, 北京中水科水電科技開發(fā)有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月18日