轴流转桨式水轮机空化声信号特征研究

影响水轮机使用寿命与性能的一个主要问题是空化空蚀现象,通过声信号检测空化是空化空蚀研究的重要领域,其中主要的难题是确定不同空化程度时声信号的特征。在轴流转桨式水轮机模型空化试验中,用宽频传感器测试不同空化程度下的声信号,分析声信号的频谱特征随空化发展的变化规律,结果表明,随着空化的发展,声信号频谱变化明显,且各个不同频段的变化率不同,揭示了通过声信号各频段的相对幅度来确定空化发展的严重程度的可能性。     

轴流转桨式水轮机空化程度声信号辨识研究

通过空化声信号判断水轮机中的空化程度是水轮机空化检测的方向和难题,为此进行了轴流转桨式水轮机模型转轮空化试验:选择了4个常用桨叶角度,固定桨叶角度和水头,调整尾水位改变空化状态,试验中用频率范围达1MHz的超声传感器测量空化声信号,并对转轮室空化进行录像。通过观察试验闪频录像,把空化严重程度划分为4个典型的级别,以此作为验证声信号辨识算法的判据。在分析试验数据的基础上,提出空化声信号特征矢量分类法,即把采集到的声信号按频段划分,每个频段的方差作为一维,组成空化特征矢量、通过对特征矢量的空间分类来判别轴流转桨式水轮机空化严重程度。用该方法处理所有试验数据,给出与录像观测进行比较的统计结果,表明该方法是可行和有效的。     

基于HHT的水轮机空化信号研究

水轮机是水力发电机组中的关键设备,空化又是水轮机组运行过程中影响其稳定性和效率的因素之一。由于水轮机结构和运行的特殊性,空化不易被直接观测,采用水轮机空化声信号监测是研究空化的有效途径。传统的傅里叶变换和目前常用的小波变换对于窄带低频信号的分析效果明显,但两种方法很难涵盖水轮机空化宽带高频信号。本文正是在此情况下,提出了一种新的空化信号分析方法,Hilbert-Huang变换(HHT)。该方法对信号具有自适应功能,经验模态分解分解能提取具有明确物理意义的水轮机空化模式分量信号。通过对同一空化信号分别进行小波和HHT分析比较,发现HHT方法更具计算准确、精度高等优点。将基于Hilbert-Huang变换方法引入到水轮发电机组空化信号特征提取中,对水轮发电机组故障诊断系统的准确度将是一个有效的提升。     

轴流转桨式水轮机空化振动监测的试验研究

为满足电厂水轮机空化监测的需要,本文采用自行设计的空化监测系统对葛洲坝电厂某轴流转桨式水轮机组的现场空化特性进行了试验,通过数据采集和信号分析对多个工况下的水轮机空化信号特征进行了研究。试验中采用4个1-20kHz的高频振动加速度传感器,对水轮机四个不同位置的空化信号进行同时采集。试验表明在同一工作水头,多个工况下,水轮机的空化振动能量主要在2kHz以上,空化振动强度随着机组出力的增加而增大,在水轮机导叶轴和支持盖上所监测到的空化信号特征较尾水管处明显;同时也发现在该试验水头下115MW出力的空化振动能量较110MW和130MW小,是一个理想的工作点。这些结论对电厂的水轮机经济运行具有实际指导意义。     

水轮机空化的小波奇异性检测研究

空化现象是水轮机中难以避免的主要危害。空化噪声的谱分析一般采用功率谱分析，而功率谱分析在研究空化噪声这种具有很强突变性的信号具有明显的缺陷。小波分析具有很好的局部性，在奇异性检测和奇异性定位研究中得到了广泛的应用，文中在小波变换模极大值奇异性检测的理论基础上提出了水轮机空化的小波奇异性检测方法，并提出了小波基选择方案和突变点检测条件。较之以往的基于模极大值线搜索的方法，该方法具有运算量小的优点。分析了实际检测数据，结果表明该方法的有效性，并很好的检测出空化初生和空化形态转变。     

空化诱导的轴流式水轮机转轮径向振动特性研究

转轮的径向振动特性对水轮机转子系统的稳定性至关重要。为了研究空化对轴流式水轮机转轮径向振动特性的影响规律,本文首先搭建了包含激光测振仪(Laser Doppler Vibrometer, LDV)的非接触式振动测试系统,并结合高速摄影系统获得了不同空化状态下的转轮内部流场图像以及转轮径向振动信号。然后对转轮内部流动图像及振动信号进行了综合分析,结果表明：从无空化到空化初生阶段,空化系数的降低对转轮径向振动基本没有影响;空化初生以后,转轮径向振动的幅值会随着空化程度的加剧而急剧上升。转轮内部空化流动形态的转变是转轮径向振动频域特性改变的根源。从空化初生到完全空化阶段,转轮径向振动的能量会出现向低频区域迁移的趋势,增加机组共振的风险。本文的研究对轴流式水轮机稳定运行以及经济性具有重要意义。     

水轮机空化声发射信号的联合降噪与特征提取北大核心CSCD

探究水轮机空化诱导的声发射信号随空化状态的变化规律对监测空化具有重要意义。为解决声发射信号携带噪声和特征提取困难的问题,本文建立一种基于自适应迭代滤波分解-奇异谱分析联合降噪和固有时间尺度分解结合特征参数的特征提取方法。首先,采用自适应迭代滤波分解结合相关系数对声发射信号初步降噪,滤除明显噪声分量,重构剩余分量并通过奇异谱分析进一步降噪,将所得信号与趋势分量相加,完成整个降噪过程。然后,对降噪后信号进行固有时间尺度分解,筛选出有效分量,计算其绝对能量和相对能量熵。最后,分析它们随空化系数变化的规律。研究结果表明,绝对能量和相对能量熵随空化系数的变化具有明显的规律性,均能反映水轮机空化的发展状况。     

水轮机空化状态声发射信号的小波包能量特征

为了充分提取水轮机空化状态下声发射信号蕴含的时频特征及其变化规律,基于混流式水轮机模型空化试验,采集了间隙空化不同阶段时典型测点的声发射信号,采用小波包分析方法提取了声发射信号的小波包能量等特征参数,分析了这些参数随水轮机空化系数变化的关系。结果表明,随着水轮机空化系数的逐渐减小,从无空化、空化初生到完全空化状态,在导叶拐臂和转轮下环底部采集到的声发射信号的小波包能量随之发生了明显的规律性变化。开始时小幅缓慢增加,在空化初生附近达到某一峰值,接着略有回落,然后在临界空化状态时急剧增加达到较之以前更大的峰值,最后急剧回落。     

基于声发射技术的离心泵空化状态监测系统研究

采用LabVIEW设计开发了一套用于离心泵空化状态监测的声发射信号采集与分析系统。通过该系统采集离心泵运行时的声发射信号,对其进行适当的特征提取,分析典型特征参数的变化趋势。应用研究结果表明,该系统能有效地根据声发射信号的特征参数变化情况辨识离心泵的空化状态,实现空化性能监测的目的。     

青铜峡与八盘峡水电站水中泥沙含量对空化压力的影响

本文对黄河上游青铜峡、八盘峡水电站引用水中含沙量对水空化压力特性的影响进行了专项研究;实测了不同浓度含沙水样的初生空化与临界空化压力值.实测结果表明,随着含沙量的增大,初生空化与临界空化压力值均有所提高,且接近线性关系.此成果为黄河上游的水电站水轮机和水泵站的水泵合理确定安装高程提供重要依据,以减少空蚀带来的经济损失.     

超临界600MW机组低加疏水泵的改造

华能巢湖发电有限责任公司1、2号超临界600 MW机组投产初期低压加热器(低加)疏水泵经过多次调试,始终不能正常投入运行。分析认为,该机组低加疏水泵系统阻力较大,达不到泵的必需汽蚀余量,从而使疏水泵入口产生汽蚀,不能满足高负荷连续运行的要求。为此,将低加疏水泵首级叶轮改为双吸叶轮。改造后,低加疏水泵在600 MW额定负荷下汽蚀余量大于泵的必需汽蚀余量,可连续运行,满足机组运行需要。     

给水泵最小流量再循环阀的技术分析

结合锅炉给水泵的流量特性，分析讨论了给水泵最小流量再循环阀的技术要求及其防汽蚀问题，论述了再循环阀采用多级节流减压的必要性。此外，还进一步介绍了近年来我国进口的几种不同型式的最小流量再循环阀的主要技术性能及结构特点。关键词     

凝结水泵汽蚀调节在永福电厂的应用

凝结水泵对电厂安全经济运行有着重要影响。针对永福电厂凝结水泵运行中存在的凝结水压力高等问题,采用凝结水泵汽蚀调节改造方案,获得成功,取得较好的经济效益。     

高效锅炉给水泵水力部件的设计与制造

以与300MW机组配用的给水泵为例,从给水泵水力部件的设计与制造方面,提出提高给水泵效率的方法。按这些方法制造的给水泵投运后,获得较高效率。     

空化区圆柱突体空化特性的研究

通过空泡与空泡运动方程的研究,建立了水流空化区能量守恒方程,理论上对两种不同流速下圆柱突体诱导的空化区中空化特性进行了数值分析.试验在直流式水洞中进行,圆柱突体高为5mm,底部直径为6mm,掺气孔径为5mm.结果表明:同一流速下空泡半径随着掺气浓度的增加而减小;流速越高,掺气浓度越大,空泡半径越小.同一流速下空化数随掺气浓度的增加而增大;低流速下空化数最大值远大于高流速下空化数最大值,试验数据与理论吻合较好.     

轴流式水轮机间隙空化与翼型空化差别浅谈

本文介绍了轴流式水轮机间隙空化与翼型空化的差别,并针对在轴流式水轮机模型试验中出现的特殊空化现象,通过CFD数值模拟技术进行分析,初步确定发生空化位置,采取一定的消除间隙空化措施,并在模型试验中进一步证实,该空化现象为间隙空化。     

减免空蚀掺气浓度的试验研究

本文在直流式水洞中用先进的量测仪器设备对减免空蚀的最低掺气浓度进行了系统的试验研究。通过对不同掺气浓度、不同配合比混凝土试件的空化空蚀试验,提出减免空蚀最低掺气浓度与高速水流速度的关系,给出不同掺气浓度时空化区的流态,比较了空蚀区掺气与不掺气情形的时均压力,并系统地观察了空化空蚀噪声随掺气量的变化。     

水轮机转轮下环气蚀

本文介绍了古田溪水电厂水轮机转轮下环气蚀情况和采取的气蚀保护措施,以及改造的方案。     

堆焊不锈钢气蚀和气蚀磨损的研究

通过旋转圆盘式气蚀试验台和回转泥沙磨损试验装置,砰定了18—8、0Cr13Ni16Mo和0Cr16Ni5Mo堆焊金属的抗气蚀和抗气蚀磨损性能。讨论了材料的硬度和冲击韧性对气蚀和气蚀磨损的影响,概述了材料呈现的气蚀破环形状。     

关于混流式水轮机稳定性的几点新认识

根据收集国内外混流式水轮机稳定性资料，特别是根据实际的模型试验观测和电站调查结果，注意到运行工况、空化及涡带特征对稳定性的影响。在此基础上，分析了他们之间的相互关系，总结出一些统计规律，提出了一个涡带锥角的新概念以表征水轮机的稳定性，最后，对水轮机的模型研究、模型试验、真机选型提出了建议。